[发明专利]一种带化学提质蓄热的压缩空气储能系统

说明书

一种带化学提质蓄热的压缩空气储能系统，属于储能领域。本发明基于化学提质蓄热原理，对部分在储能阶段产生的压缩热进行提质并储存；在释能阶段，使用经提质的压缩热来加热进入透平的空气，显著提高透平入口空气温度。本发明所述系统可实现能量的长时间储存而几乎没有损失，储能效率高，使得压缩空气储能系统的单位质量工质发电功率、发电量以及循环效率显著提升，具有良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种带化学提质蓄热的压缩空气储能系统，属于储能技术领域。

背景技术

随着煤炭、石油以及天然气等一次能源的快速消耗以及由此带来的严重环境污染等问题，可再生能源诸如风力发电、光伏发电以及地热发电等快速发展，但是由于受到天气以及地理位置原因，可再生能源发电存在间歇性以及不稳定性两大固有缺陷，这给可再生能源的进一步发展造成了很大的挑战，并造成了严重的弃风、弃光现象。储能技术可在用能低谷期将电能转化为其他形式的能量，并在用能高峰期将这部分其他形式的能量重新转为电能，因此发展合适的储能技术来调节可再生能源发电以满足并网或者用户的需求是至关重要的。

压缩空气储能(CAES)由于其较大的储能容量、较高的储能效率以及较低的投资成本，是目前最有前途的电网级别储能技术之一。压缩空气储能可以回收空气压缩过程中产生的压缩热，并将压缩热储存在储热装置中，用于预热透平入口空气，在运行过程中无碳排放，绿色环保，而且由于压缩热的回收利用，系统效率较高。目前压缩空气储能中应用的储热技术主要是显热储热和潜热储热，其中显热储热应用最为广泛，显热储热主要以填充床储热和热罐储热为主，技术成熟，但放热不恒温、储热密度较小从而导致的储热装置非常庞大等缺点已经限制了其在压缩空气储能储热中的进一步应用；潜热储热即相变储热，主要以熔融盐相变储热为主，储热密度较大，但储热性能受储热材料相变温度影响较为明显而且技术难度较大；化学储热是利用一对正逆吸/放热的化学反应，将热能以化学能的形式储存起来，储能密度明显大于显热储热和潜热储热，而且能用催化剂或者反应物对反应过程进行控制，可实现热量长期储存而几乎没有损失，因此可基于化学储热原理对压缩热进行储存，但化学储热和显热储热以及潜热储热类似，会受到换热温差以及换热器面积的限制，在储存压缩热的过程中必然伴随着压缩热品位的降低，导致储热效率下降，从而导致压缩空气储能系统的发电量以及循环效率下降。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种带化学提质蓄热的压缩空气储能系统，在储能阶段，基于化学提质蓄热原理，对在储能阶段产生的部分压缩热进行提质，并将经提质后的较高品位热能进行储存；在释能阶段，使用经提质后的较高品位热能来加热透平入口空气，显著提高透平入口空气温度，从而提高压缩空气储能系统的单位质量工质发电功率、发电量以及循环效率，具有良好的经济效益。

本发明的技术方案如下：

一种带化学提质蓄热的压缩空气储能系统，其特征在于：系统由电动机、压缩机组、基于化学提质的蓄热系统、储气室、透平机组以及发电机构成；所述电动机通过传动轴与压缩机组连接；所述压缩机组的排气口通过管道依次与基于化学提质的蓄热系统的热源空气通道及储气室进口连接；所述储气室的出口通过管道依次与基于化学提质的蓄热系统的冷源空气通道及透平机组的进气口连接；所述透平机组通过传动轴与发电机连接。

一种带化学提质蓄热的压缩空气储能系统，其特征在于系统按照如下步骤进行：

在储能阶段，利用来自可再生能源或者电网的低谷电能驱动电动机工作，电动机带动压缩机组工作，压缩机组将空气压缩成高压空气，同时空气在压缩过程中温度升高，随后载有压缩热的压缩空气进入基于化学提质的蓄热系统进行换热。

在储能阶段，压缩空气中的压缩热被所述基于化学提质的蓄热系统吸收、提质并存储，压缩空气温度降至环境温度并排出基于化学提质的蓄热系统，进入储气室进行储存。