[发明专利]一种空气多级膨胀发电系统和方法

权利要求书

1.一种空气多级膨胀发电系统，其特征在于，包括控制器、深冷泵、蒸发器和膨胀发电模块；

所述深冷泵一侧连接液化子系统，另一侧通过蒸发器与膨胀发电模块连接，所述膨胀发电模块还与空气压缩子系统连接；所述膨胀发电模块包括至少两个膨胀机；所述深冷泵、蒸发器和膨胀发电模块均与控制器连接；

所述控制器用于对深冷泵、蒸发器和膨胀发电模块进行控制；

所述深冷泵用于在控制器的控制下，将来自于液化子系统的液化空气进行加压；

所述蒸发器用于在控制器的控制下，将加压后的液化空气进行汽化，得到常温空气；

所述膨胀发电模块用于在控制器的控制下，基于常温空气进行发电。

2.根据权利要求1所述的空气多级膨胀发电系统，其特征在于，所述膨胀发电模块中各膨胀机间分别设有换热器，各换热器用于加热输入各所述膨胀机的级前空气。

3.根据权利要求2所述的空气多级膨胀发电系统，其特征在于，所述膨胀发电模块还包括发电机；

所有膨胀机均通过传动轴与发电机连接，所述控制器控制膨胀机对经过换热器的空气做功，带动所述传动轴转动，进而带动发电机工作将机械能转换为电能。

4.根据权利要求2所述的空气多级膨胀发电系统，其特征在于，所有换热器的输入端与热介质储罐连接，所有换热器的输出端与冷介质储罐连接，用于对通过换热器的空气进行加热。

5.根据权利要求2所述的空气多级膨胀发电系统，其特征在于，所述换热器与膨胀机之间以及第一级换热器与蒸发器之间均通过管道连接；

所述第一级换热器与蒸发器之间的管道上以及换热器与相应的前一级膨胀机之间的管道上均设有温度传感器。

6.根据权利要求2所述的空气多级膨胀发电系统，其特征在于，每级换热器与热介质储罐之间通过管道连接；

每级换热器与热介质储罐之间的管道上均设有流量调节阀，用于调节热介质进入换热器的流量，保持各换热器出口处的空气温度相同。

7.根据权利要求1所述的空气多级膨胀发电系统，其特征在于，所述深冷泵出口处设有压力传感器，用于采集深冷泵出口处的压力。

8.根据权利要求7所述的空气多级膨胀发电系统，其特征在于，还包括液化空气调节阀；

所述液化空气调节阀一端连接于液化子系统和深冷泵之间，另一端连接液化子系统，用于基于压力传感器采集深冷泵出口处的压力调节进入深冷泵的液化空气的流量。

9.根据权利要求1所述的空气多级膨胀发电系统，其特征在于，还包括循环风机和蓄冷装置；

所述循环风机输入端与蒸发器输出端连接，其输出端通过蓄冷装置与蒸发器输入端连接，用于将液化空气汽化过程中释放的冷能进行存储。

10.一种空气多级膨胀发电方法，其特征在于，包括：

控制器控制深冷泵将来自于液化子系统的液化空气进行加压；

控制器控制蒸发器将加压后的液化空气进行汽化，得到常温气态空气；

控制器控制膨胀发电模块基于蒸发器输出的常温空气进行发电。

11.根据权利要求10所述的空气多级膨胀发电方法，其特征在于，所述控制器控制膨胀发电模块基于蒸发器输出的常温空气进行发电，包括：

所述控制器基于温度传感器采集的温度控制流量调节阀的开度，且所述控制器基于压力传感器采集的深冷泵出口处的压力控制液化空气调节阀的开度；

所述控制器基于循环风机的转速控制循环风机出口处的空气流量；

所述控制器基于流量调节阀的开度、液化空气调节阀的开度和循环风机出口处的空气流量控制膨胀发电模块中的换热器对常温空气进行加热，并将加热后的空气传输给膨胀发电模块中的膨胀机；

所述膨胀机对加热后的空气做功，带动发电机的传动轴转动；

所述发电机将传动轴转动的机械能转换为电能。