低温液态空气储能系统技术方案

本发明专利技术提供一种低温液态空气储能系统，其包括压缩机组、蓄冷器、节流阀、液态空气储罐、低温泵及膨胀机组，压缩机组通过第一低温管道依次连通节流阀和液态空气储罐，膨胀机组通过第二低温管道依次连通低温泵和液态空气储罐的液体侧，蓄冷器具有多级梯度固液相变蓄冷的蓄冷单元，每一级蓄冷单元内均储存有以潜热形式回收和再利用冷量的固液相变蓄冷工质，第一、第二低温管道均贯穿多级蓄冷单元。所述低温液态空气储能系统以固液相变蓄冷工质作为蓄冷介质，空气通过压缩机组后，利用以多级梯度固液相变蓄冷工质为核心的蓄冷器进行高压空气的热量吸收和液态空气的冷量回收，最后通过膨胀机组做功，可有效提高蓄冷效率，提高液态空气储能效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源储存
，尤其涉及一种采用多级梯度相变蓄冷的低温液态空气储能系统。
技术介绍
大规模开发和利用新能源是当今世界范围内面对化石能源危机和其造成的环境污染问题的主要对策之一。由于太阳能、风能等新能源发电具有不稳定、间歇式的特点，无法保证电力系统供电的可靠性，实际运行中存在着大量的弃光和弃风现象，导致新能源利用率不高。因此用于改善电力系统稳定性和经济性的电力储能技术开始不断发展。在大规模储能技术方面，目前较为成熟的有蓄电池储能、抽水蓄能、压缩空气储能三种。蓄电池储能技术相对成熟，但其工作寿命短、更换成本高，并且后处理过程中对环境有污染。抽水蓄能虽然是一种高效率、大容量的存储电能技术，但是水电站的建设严格受到地理环境限制，并需要考虑对周边生态的影响。相比之下，压缩空气储能系统的建设限制条件较少，对环境友好。传统压缩空气储能是基于补燃形式存在，与燃气轮机配套使用，当电力负荷低时，利用多余电量将空气压缩至储气装置中进行存储，完成储能阶段；当电力负荷高时，从储气装置中释放高压空气，进入燃气轮机燃烧室与燃料混合燃烧，然后驱动透平机组(即膨胀机组)发电，完成释能阶段。但是，这种传统压缩空气储能仍依赖于化石燃料的使用，不符合低碳排放、可再生的能源发展要求。对此，国内外学者对其进行研究改进，提出了多种非补燃形式，利用导热工质回收利用压缩过程产生的压缩热，在膨胀阶段再将其热量释放，避免外界<br>热源燃烧，但其依然存在储能密度低，需要克服大容积储气室的不足之处。近些年来，国内外学者又相继开展液态空气储能技术的研究，由于采用液态空气存储，大大减少了储存容积。但是，目前已有的液化过程中，一般采用如岩石、陶瓷等固体显热蓄冷介质进行储存冷量，易因不可逆传热损失过大，能量利用不充分，导致蓄冷效率无法满足整体液化要求。
技术实现思路
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和问题，本专利技术提供一种采用多级梯度相变蓄冷的低温液态空气储能系统。一种低温液态空气储能系统，其包括压缩机组、蓄冷器、节流阀、液态空气储罐、低温泵及膨胀机组，所述压缩机组通过第一低温管道依次连通所述节流阀和所述液态空气储罐，所述膨胀机组通过第二低温管道依次连通所述低温泵和所述液态空气储罐的液体侧，所述蓄冷器具有多级梯度固液相变蓄冷的蓄冷单元，每一级所述蓄冷单元内均储存有以潜热形式回收和再利用冷量的固液相变蓄冷工质，所述第一低温管道和所述第二低温管道均贯穿所述多级蓄冷单元。本专利技术一较佳实施方式中，所述多级蓄冷单元相互独立且隔热地串联。本专利技术一较佳实施方式中，相邻的所述蓄冷单元之间通过绝热隔层进行隔热串联。本专利技术一较佳实施方式中，所述多级蓄冷单元的固液相变蓄冷工质的固液相变温度按照换热温区梯度分布，从300k-77k逐级递减。本专利技术一较佳实施方式中，所述固液相变蓄冷工质包括泡沫铝。本专利技术一较佳实施方式中，所述液体储罐的气体侧通过第三低温管道连通至所述压缩机组的入口，且所述第三低温管道贯穿所述蓄冷器的多级蓄冷单元。由此，低温空气在返流通过所述多级蓄冷单元时，可对所述多级蓄冷单元中的固液相变蓄冷工质进行冷却降温，为所述多级蓄冷单元补充冷量，进而有效的提高所述蓄冷器的蓄冷效率。本专利技术一较佳实施方式中，所述固液相变蓄冷工质包括甘油、二甘醇、正戊酸、1戊醇、正戊烷及其组合。本专利技术一较佳实施方式中，所述低温液态空气储能系统的压缩压力范围为3MPa-15MPa。本专利技术一较佳实施方式中，所述压缩机组包括多级串联的压缩机，所述膨胀机组包括多级串联的膨胀机。本专利技术一较佳实施方式中，所述压缩机和所述膨胀机均为螺杆式、活塞式或离心式。相对于现有技术，本专利技术提供的低温液态空气储能系统以固液相变蓄冷工质作为蓄冷介质，空气通过压缩机组后，利用以多级梯度固液相变蓄冷工质为核心的蓄冷器进行高压空气的热量吸收和液态空气的冷量回收，最后通过膨胀机组做功，可以有效地提高蓄冷效率，极大地提高液态空气储能效率。附图说明图1为本专利技术提供的低温液态空气储能系统的组成示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。以上仅为本专利技术的优选实施例，并非因此限制本专利技术的专利范围，凡是利用本专利技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
，均同理包括在本专利技术的专利保护范围内。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，本专利技术一较佳实施例提供一种低温液态空气储能系统，其包括压缩机组10、蓄冷器20、节流阀30、液态空气储罐40、低温泵50及膨胀机组60，所述压缩机组10通过第一低温管道11依次连通所述节流阀30和所述液态空气储罐40，所述膨胀机组60通过第二低温管道61依次连通所述低温泵50和所述液态空气储罐40的液体侧，所述蓄冷器20具有多级梯度固液相变蓄冷的蓄冷单元21，每一级所述蓄冷单元21内均储存有以潜热形式回收和再利用冷量的固液相变蓄冷工质，所述第一低温管道11和所述第二低温管道61均贯穿所述多级蓄冷单元21。本实施例中，所述压缩机组10包括多级串联的压缩机13，对空气进行逐级压缩。所述膨胀机组60包括多级串联的膨胀机63，对高压空气进行逐级膨胀，实现对外做功，带动发电机发电。优选地，所述压缩机13和所述膨胀机63均为螺杆式、活塞式或离心式。可以理解的是，所述压缩机13的选型可根据空气流量的大小决定。本实施例中，所述低温液态空气储能系统的压缩压力范围为3MPa-15MPa。所述多级蓄冷单元21相互独立且隔热地串联，具体地，相邻的所述蓄冷单元21之间通过绝热隔层23进行隔热串联。可以理解的是，所述多级蓄冷单元21彼此之间并不连通。本实施例中，所述多级蓄冷单元21的固液相变蓄冷工质的固液相变温度按照换热温区梯度分布，从300k-77k逐级递减。。优选地，所述固液相变蓄冷工质包括泡沫铝，当然，并不局限于此，所述固液相变蓄冷工质也可以根据具体情况进行选择。进一步地，所述固液相变蓄冷工质包括甘油、二甘醇、正戊酸、1戊醇、正戊烷及其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温液态空气储能系统，其特征在于，包括压缩机组、蓄冷器、节流阀、液态空气储罐、低温泵及膨胀机组，所述压缩机组通过第一低温管道依次连通所述节流阀和所述液态空气储罐，所述膨胀机组通过第二低温管道依次连通所述低温泵和所述液态空气储罐的液体侧，所述蓄冷器具有多级梯度固液相变蓄冷的蓄冷单元，每一级所述蓄冷单元内均储存有以潜热形式回收和再利用冷量的固液相变蓄冷工质，所述第一低温管道和所述第二低温管道均贯穿所述多级蓄冷单元。

【技术特征摘要】
1.一种低温液态空气储能系统，其特征在于，包括压缩机组、蓄冷器、节
流阀、液态空气储罐、低温泵及膨胀机组，所述压缩机组通过第一低温管道依
次连通所述节流阀和所述液态空气储罐，所述膨胀机组通过第二低温管道依次
连通所述低温泵和所述液态空气储罐的液体侧，所述蓄冷器具有多级梯度固液
相变蓄冷的蓄冷单元，每一级所述蓄冷单元内均储存有以潜热形式回收和再利
用冷量的固液相变蓄冷工质，所述第一低温管道和所述第二低温管道均贯穿所
述多级蓄冷单元。
2.如权利要求1所述的低温液态空气储能系统，其特征在于，所述多级蓄
冷单元相互独立且隔热地串联。
3.如权利要求2所述的低温液态空气储能系统，其特征在于，相邻的所述
蓄冷单元之间通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊杰，邓章，王思贤，杨鲁伟，李路遥，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11