一种新型液化空气储能系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种新型液化空气储能系统，包括压缩装置、液化空气制备装置、蓄冷换热装置和透平装置，所述的液化空气制备装置包括膨胀机3、气液分离器4和液化空气罐5；所述的压缩装置将空气压缩后送入液化空气制备装置制备成液态空气，所述的蓄冷换热装置储存空气压缩过程中的压缩热，所述的液态空气经过蓄冷换热装置加热升温后驱动透平装置做功。本实用新型专利技术通过设有用于存储压缩装置的压缩空气的余热的第三蓄热器S3和第五蓄热器S5，将利用谷电或弃用电进行以热量的形式存储在第五蓄热器S5中，用于将经过蓄冷换热装置加热升温后的液态空气进行再加热具有液态空气能量密度高，同时储存占地面积小，加热效率和天然气加热相同。

A new type of liquefied air energy storage system

The utility model discloses a new liquefied air storage system, including compression device, air liquid preparation device, cold storage heat exchanger and turbine device, device for liquefied air preparation comprises the expander 3, gas-liquid separator 4 and liquefied air tank 5; the compressed air compression device into the air liquide for preparing a liquid air compression, the heat storage heat storage device of air compression process, the liquid air after cold storage heat exchanger after heating the driving turbine installation work. The utility model is used for compressed air through the heat storage compression device third accumulator accumulator S3 and fifth S5, will use electricity or abandoned valley electricity stored in the heat accumulator S5 in fifth, for after cold storage for liquid state air heating device heating after re heating with liquid air of high energy density, while the storage area is small, the efficiency of heating and gas heating for the same.

【技术实现步骤摘要】
一种新型液化空气储能系统
本技术涉及压缩空气储能
，具体涉及一种液化空气储能系统。
技术介绍
压缩空气储能是基于燃气轮机技术提出的一种能量存储系统。空气经空气压缩机压缩后，在燃烧室中利用燃料燃烧加热升温，然后高温高压的燃气进入透平膨胀做功。燃气轮机的压气机需要消耗约2/3的透平输出功，因此，燃气轮机的净输出功远小于透平的输出功。压缩空气储能系统的压缩机和透平不同时工作，在储能时，压缩空气储能系统用电能将空气压缩并存于储气室中。在释能时，高压空气从储气室释放，进入燃烧室利用燃料燃烧加温，驱动透平发电。由于储能与释能分时工作，在释能过程中，并没有压缩机消耗透平的输出功，因此，相比于消耗同样燃料的燃气轮机系统，压缩空气储能系统可以多产生2倍甚至更多的电力。压缩空气储能具有适用于大型系统(100MW级以上)、储能周期不受限制、系统成本低、寿命长等优点。但是，传统压缩空气储能系统(CAES)系统需要特定的地理条件建造大型储气室，如岩石洞穴、盐洞、废旧矿井等，或是对化石燃料依赖比较高，从而大大限制了传统压缩空气储能系统的推广与应用。目前，为了解决传统压缩空气储能系统面临的依赖大型储气室问题，近年来国内外学者分别开展了液化空气储能系统的研究，使空气储能系统脱离对大型储气室的依赖。但是，由于将空气液化将消耗大量的能量，导致系统效率有所降低。目前，液化空气储能系统效率只有40％。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本技术提供一种占地少，投资低，运行安全及效率高的电能存储系统，适合于可再生能源发电的存储以及电力部门的移峰填谷。为了实现上述目的，本技术采取的技术方案是：一种新型液化空气储能系统，包括压缩装置、液化空气制备装置、蓄冷换热装置和透平装置，所述压缩装置的出口经过液化空气制备装置连接至透平装置，所述蓄冷换热装置与压缩装置和透平装置均连接，所述的蓄冷换热装置储存空气压缩过程中的压缩热，所述的压缩装置将空气压缩后送入液化空气制备装置制备成液态空气，所述的液态空气经过蓄冷换热装置加热气化后驱动所述透平装置做功，所述的新型液化空气储能系统还包括第三蓄热器和第五蓄热器，其中：所述第三蓄热器的一侧与蓄冷换热装置连接，所述液化空气制备装置的气体出口通过第三蓄热器的另一侧与所述压缩装置的入口连接，所述第三蓄热器加热经过液化空气制备装置后的气态空气后送入压缩装置入口，所述蓄冷换热装置加热液态空气后的余热存储在第三蓄热器中，所述的第五蓄热器的一侧存储热，所述蓄冷换热装置经过第五蓄热器的另一侧换热后与透平机组连接，经过蓄冷换热装置加热升温后的液态空气通过第五蓄热器再加热后驱动透平装置做功。所述的液化空气制备装置包括膨胀机、气液分离器和液化空气罐，所述压缩装置的出口通过膨胀机连通气液分离器的气体入口，所述气液分离器液体出口连通液化空气罐，所述液化空气罐通过管道依次与低温泵和所述蓄冷换热装置连接，所述气液分离器气体出口通过第十一换热器与第三蓄热器换热后与连通所述压缩装置的入口。所述的压缩装置为二级空气压缩机，所述的蓄冷换热装置包括第一蓄热器、第二蓄热器和第四蓄热器，所述第一蓄热器和第二蓄热器分别通过第一换热器和第二换热器存储二级压缩机压缩空气过程中的压缩热，所述第四蓄热器依次通过第五换热器和第六换热器存储所述二级压缩机压缩空气过程中产生的级间热，所述第一蓄热器、第二蓄热器和第四蓄热器依次对制备成的液态空气进行加热升温。所述透平装置包括三级透平机，所述蓄冷换热装置分别通过第八换热器、第九换热器、第十换热器对三级透平机级间的液化空气进行加热。所述的透平装置的出口与第七换热器的一侧连通，所述蓄冷换热装置通过第七换热器的另一侧后连通所述透平装置。所有上述换热器的工作温度范围为-196℃～1000℃。所述的膨胀机使用的介质处于零下196℃的温度及18MPa压力环境下。所述的第四蓄热器所处的温度小于400℃。所述的第三蓄热器所处的温度为100℃～190℃。。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：本技术通过设有第三蓄热器加热经过液化空气制备装置后的气态空气后送入压缩装置入口和第五蓄热器，第五蓄热器利用谷电或弃用电进行以热量的形式存储在第五蓄热器中，将经过蓄冷换热装置加热升温后的液态空气进行再加热，因此，液态空气能量密度高，同时储存占地面积小，回收压缩热和冷量火用可以减少系统能源消耗，大大提高了发电效率，其加热效率和天然气加热相同，但本系统不依赖于化石燃料，不带来环境污染，效率却与有天然气补燃的相同甚至更高，充放电效率最高可达80％。附图说明图1为本技术一种液化空气储能系统的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本技术作进一步的说明。一种新型液化空气储能系统，包括压缩装置、液化空气制备装置、蓄冷换热装置和透平装置，所述压缩装置的出口经过液化空气制备装置连接至透平装置，所述蓄冷换热装置与压缩装置和透平装置均连接，所述的蓄冷换热装置储存空气压缩过程中的压缩热，所述的压缩装置将空气压缩后送入液化空气制备装置制备成液态空气，所述的液态空气经过蓄冷换热装置加热气化后驱动所述透平装置做功，所述的新型液化空气储能系统还包括第三蓄热器S3和第五蓄热器S5，其中：所述第三蓄热器S3的一侧与蓄冷换热装置连接，所述液化空气制备装置的气体出口通过第三蓄热器S3的另一侧与所述压缩装置的入口连接，所述第三蓄热器S3加热经过液化空气制备装置后的气态空气后送入压缩装置入口，所述蓄冷换热装置加热液态空气后的余热存储在第三蓄热器S3中，所述的第五蓄热器S5的一侧存储热，所述蓄冷换热装置经过第五蓄热器S5的另一侧换热后与透平机组连接，经过蓄冷换热装置加热升温后的液态空气通过第五蓄热器S5再加热后驱动透平装置做功。所述的液化空气制备装置包括膨胀机3、气液分离器4和液化空气罐5，所述压缩装置的出口通过膨胀机3连通气液分离器4的气体入口，所述气液分离器4液体出口连通液化空气罐5，所述液化空气罐5通过管道依次与低温泵和所述蓄冷换热装置连接，所述气液分离器4气体出口通过第十一换热器HX11与第三蓄热器S3换热后与连通所述压缩装置的入口。所述的压缩装置为二级空气压缩机1，所述的蓄冷换热装置包括第一蓄热器S1、第二蓄热器S2和第四蓄热器S4，所述第一蓄热器S1和第二蓄热器S2分别通过第一换热器HX1和第二换热器HX2存储二级压缩机压缩空气过程中的压缩热，所述第四蓄热器S4依次通过第五换热器HX5和第六换热器HX6存储所述二级压缩机压缩空气过程中产生的级间热，所述第一蓄热器S1、第二蓄热器S2和第四蓄热器S4依次对制备成的液态空气进行加热升温，所述的气液分离器4的气体入口依次连接第一换热器HX1和第二换热器HX2。所述透平装置包括三级透平机2，所述蓄冷换热装置分别通过第八换热器HX8、第九换热器HX9、第十换热器HX10对三级透平机2级间的液化空气进行加热。所述的透平装置的出口与第七换热器HX7的一侧连通，所述蓄冷换热装置通过第七换热器HX7的另一侧后连通所述透平装置。所有上述换热器的工作温度范围为-196℃～1000℃。所述的膨胀机3使用的介质处于零下196℃的温度及18MPa压力环境下。所述的第四蓄热器S4所处的温度小于400℃。所述的第三蓄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型液化空气储能系统，包括压缩装置、液化空气制备装置、蓄冷换热装置和透平装置，所述压缩装置的出口经过液化空气制备装置连接至透平装置，所述蓄冷换热装置与压缩装置和透平装置均连接，所述的蓄冷换热装置储存空气压缩过程中的压缩热，所述的压缩装置将空气压缩后送入液化空气制备装置制备成液态空气，所述的液态空气经过蓄冷换热装置加热气化后驱动所述透平装置做功，其特征在于，所述的新型液化空气储能系统还包括第三蓄热器(S3)和第五蓄热器(S5)，其中：所述第三蓄热器(S3)的一侧与蓄冷换热装置连接，所述液化空气制备装置的气体出口通过第三蓄热器(S3)的另一侧与所述压缩装置的入口连接，所述第三蓄热器(S3)加热经过液化空气制备装置后的气态空气后送入压缩装置入口，所述蓄冷换热装置加热液态空气后的余热存储在第三蓄热器(S3)中，所述的第五蓄热器(S5)的一侧存储热，所述蓄冷换热装置经过第五蓄热器(S5)的另一侧换热后与透平机组连接，经过蓄冷换热装置加热升温后的液态空气通过第五蓄热器(S5)再加热后驱动透平装置做功。

【技术特征摘要】
1.一种新型液化空气储能系统，包括压缩装置、液化空气制备装置、蓄冷换热装置和透平装置，所述压缩装置的出口经过液化空气制备装置连接至透平装置，所述蓄冷换热装置与压缩装置和透平装置均连接，所述的蓄冷换热装置储存空气压缩过程中的压缩热，所述的压缩装置将空气压缩后送入液化空气制备装置制备成液态空气，所述的液态空气经过蓄冷换热装置加热气化后驱动所述透平装置做功，其特征在于，所述的新型液化空气储能系统还包括第三蓄热器(S3)和第五蓄热器(S5)，其中：所述第三蓄热器(S3)的一侧与蓄冷换热装置连接，所述液化空气制备装置的气体出口通过第三蓄热器(S3)的另一侧与所述压缩装置的入口连接，所述第三蓄热器(S3)加热经过液化空气制备装置后的气态空气后送入压缩装置入口，所述蓄冷换热装置加热液态空气后的余热存储在第三蓄热器(S3)中，所述的第五蓄热器(S5)的一侧存储热，所述蓄冷换热装置经过第五蓄热器(S5)的另一侧换热后与透平机组连接，经过蓄冷换热装置加热升温后的液态空气通过第五蓄热器(S5)再加热后驱动透平装置做功。2.根据权利要求1所述的新型液化空气储能系统，其特征在于，所述的液化空气制备装置包括膨胀机(3)、气液分离器(4)和液化空气罐(5)，所述压缩装置的出口通过膨胀机(3)连通气液分离器(4)的气体入口，所述气液分离器(4)液体出口连通液化空气罐(5)，所述液化空气罐(5)通过管道依次与低温泵和所述蓄冷换热装置连接，所述气液分离器(4)气体出口通过第十一换热器(HX11)与第三蓄热器(S3)换热后连通所述压缩装置的入口。3.根据权利要求1所述的新型液化空...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建军，朱德明，冯自平，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：新型
国别省市：广东,44