一种深冷液化空气储能系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种深冷液化空气储能系统和方法，系统包括压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置、蓄冷装置和膨胀发电装置；压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置和膨胀发电装置依次连接，气化装置通过蓄冷装置连接液化存储装置；蓄冷装置包括绝热壳和多个蓄冷罐，多个蓄冷罐均位于绝热壳内部，蓄冷装置结构紧凑，蓄冷罐内部填充蓄冷介质，提高蓄冷效率，且占地面积小；本发明专利技术中仅设有一个绝热壳，大大减小了蓄冷装置与外界的接触面积，降低了蓄冷装置与外界的热量交换，减少了能量损失，提升了高品质冷能的储存时间；本发明专利技术中的蓄冷装置储存容量大，蓄冷品质高，制造安装容易实现，相对投资较小，能够提高系统的经济性。

Cryogenic liquefied air energy storage system and method

The invention provides a cryogenic liquefied air energy storage system and method, which comprises a compression device, a liquefied storage device, a pressurization device, a gasification device, a cold storage device and an expansion power generation device; a compression device, a liquefied storage device, a pressurization device, a gasification device and an expansion power generation device are connected in turn, and the gasification device passes through the gasification device. The cold storage device is connected with a liquefied storage device; the cold storage device comprises an adiabatic shell and a plurality of cold storage tanks, all of which are located in the interior of the adiabatic shell; the cold storage device has a compact structure, and the cold storage tank is filled with a cold storage medium, thereby improving the cold storage efficiency and occupying a small area; the invention has only an adiabatic shell, which greatly reduces the cold storage. The contact area between the storage device and the outside world is reduced, the heat exchange between the storage device and the outside world is reduced, the energy loss is reduced, and the storage time of the high-quality cold energy is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种深冷液化空气储能系统和方法
本专利技术涉及储能
，具体涉及一种深冷液化空气储能系统和方法。
技术介绍
深冷液化空气储能技术是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动膨胀机发电的储能方式，液态空气储能系统具有储能容量较大、储能周期长、占地小不依赖于地理条件等优点。储能时，电能将空气压缩、冷却并液化，同时存储该过程中释放的热能，用于释能时加热空气；释能时，液态空气被加压、气化，推动膨胀发电机组发电，同时利用紧凑型蓄冷装置存储该过程的冷能，用于储能时冷却空气。现有技术中的深冷液态空气储能系统中的多个蓄冷罐独立布置，每个蓄冷罐都具有单独的保温装置，且多个蓄冷罐之间需要管道和阀门连接，连接部位处于外部环境中，蓄冷罐及连接部分与外界环境有较大的能量交换，造成蓄冷罐内斜温层增加，加大了能量损失，致深冷液态空气储能系统的循环蓄冷效率低，且多个蓄冷罐占地面积大。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中蓄冷效率低且占地面积大不足，本专利技术提供一种深冷液化空气储能系统和方法，系统包括压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置、蓄冷装置和膨胀发电装置；压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置和膨胀发电装置依次连接，气化装置通过蓄冷装置连接液化存储装置；蓄冷装置包括绝热壳和位于绝热壳内部的多个蓄冷罐；多个蓄冷罐通过串联、并联或串并联结合的方式连接，绝热壳内部填充蓄冷介质，蓄冷装置结构紧凑，与外界环境的能量交换少，减少了能量损失，提高蓄冷效率，且占地面积小。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种深冷液化空气储能系统，包括压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置、蓄冷装置和膨胀发电装置；所述压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置和膨胀发电装置依次连接，所述气化装置通过蓄冷装置连接液化存储装置；所述蓄冷装置包括绝热壳和位于绝热壳内部的多个蓄冷罐；所述多个蓄冷罐通过串联、并联或串并联结合的方式连接，所述蓄冷罐内部填充蓄冷介质，所述绝热壳内部填充绝热材料；所述压缩装置将常温常压气态空气处理成常温中压气态空气送至液化存储装置；所述液化存储装置将常温中压气态空气液化为低温低压液态空气送至加压装置；所述加压装置将低温低压液态空气进行加压输出低温高压液态空气至气化装置；所述气化装置将低温高压液态空气气化为常温高压气态控制送至膨胀发电装置；所述蓄冷装置存储气化装置产生的冷量、和/或将存储的冷量释放至液化存储装置。所述压缩装置包括供能装置以及依次连接的过滤器、压缩机和分子筛纯化系统；所述供能装置与压缩机连接，用于为压缩机供能；所述过滤器用于过滤常温常压气态空气中的颗粒物；所述压缩机将过滤后的常温常压气态空气进行压缩，得到高温中压气态空气，高温中压气态空气冷却后的常温中压气态空气进入分子筛纯化系统；所述分子筛纯化系统通过吸附法去除常温中压气态空气中的水分、二氧化碳和烯烃。所述液化存储装置包括液化装置和存储装置；所述液化装置将压缩装置输出的常温中压气态空气液化为低温低压液态空气，并送至存储装置存储；当存储装置中低温低压液态空气的存储量达到预设阈值时，存储装置将低温低压液态空气送至加压装置。所述加压装置包括加压泵和用于为加压泵供能的第二电动机；所述加压泵将来自于液化存储装置的低温低压液态空气进行加压，输出低温高压液态空气至气化装置。所述蓄冷介质包括金属、醇类、有机工质或石子；所述液化装置、气化装置、蓄冷装置与液化装置之间的管道以及蓄冷装置与气化装置之间的管道中均填充有载冷介质，所述载冷介质包括氟利昂、烃类物质或干燥空气。所述高温中压气态空气的温度高于100℃，所述低温低压液态空气和低温高压液态空气的温度低于-50℃。所述膨胀发电装置包括依次连接的加热器、膨胀机组和发电机；加热器对膨胀机组进行加热，来自于气化装置的常温高压气态空气驱动膨胀机组做功，所述膨胀机组驱动发电机发电。所述装置还包括蓄热装置，所述蓄热装置包括一个或多个蓄热罐；当包括多个蓄热罐时，多个蓄热罐通过管道和阀门以并联形式连接。所述蓄热装置通过管道连接压缩装置中的压缩机和膨胀发电装置中的加热器，用于存储压缩机产生的热量和/或将存储的热量释放至加热器；所述蓄热装置、蓄热装置与压缩机之间的管道、蓄热装置与加热器之间的管道以及加热器中均填充有蓄热介质；所述蓄热介质包括导热油、二氧化碳、融熔盐或水。另一方面，本专利技术提供一种采用深冷液化空气储能系统进行深冷液化空气储能的方法，包括：通过压缩装置中的压缩机将常温常压气态空气进行压缩，并将压缩得到的高温中压气态空气进行冷却，通过压缩装置中的分子筛纯化系统将冷却得到的常温中压气态空气输出至液化存储装置；通过液化存储装置将常温中压气态空气液化，并将液化得到的低温低压液态空气进行存储；通过加压装置将来自于液化存储装置中存储装置的低温低压液态空气加压，并输出低温高压液态空气至气化装置；通过气化装置将低温高压液态空气气化，并输出常温高压气态空气至膨胀发电装置中的加热器；通过蓄冷装置将气化装置产生的冷量进行存储，并将存储的冷量释放至液化存储装置中的液化装置；通过加热器对气化装置输出的低温高压气体空气进行多级加热，并通过加热器输出的高温高压空气推动膨胀机组做功，以驱动发电机发电。所述压缩机将常温常压气态空气进行压缩的过程中，通过蓄热装置将压缩机产生的热量进行存储；所述通过加热器对气化装置输出的低温高压气体空气进行多级加热的过程中，通过蓄热装置将其存储的热量释放至加热器。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供的深冷液化空气储能系统，包括压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置、蓄冷装置和膨胀发电装置；其中的压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置和膨胀发电装置依次连接，气化装置通过蓄冷装置连接液化装置；蓄冷装置包括绝热壳和多个蓄冷罐，多个蓄冷罐均位于绝热壳内部，蓄冷装置结构紧凑，蓄冷罐内部填充蓄冷介质，绝热壳内部填充绝热材料，提高了蓄冷效率，且占地面积小；本专利技术中多个蓄冷罐公用同一个绝热壳，大大减小了蓄冷装置与外界的接触面积，降低了蓄冷装置与外界的热量交换，减少了能量损失，提升了高品质冷能的储存时间；本专利技术中的蓄冷罐中填充有蓄冷介质，为冷量存储提供载体，液化装置、气化装置、蓄冷装置与液化装置之间的管道以及蓄冷装置与气化装置之间的管道中均填充有载冷介质，为冷量传递的提供载体，提高了冷量存储效率；本专利技术中的蓄热装置、蓄热装置与压缩机之间的管道、蓄热装置与加热器之间的管道以及加热器中均填充有蓄热介质，为热量存储提供载体，提高了蓄热效率；本专利技术中的蓄冷装置储存容量大，制造安装容易实现，相对投资较小，可有效降低系统的制造成本，提高系统的经济性。附图说明图1是本专利技术实施例1中深冷液化空气储能系统结构图；图2是本专利技术实施例1中蓄冷装置结构图；图3是本专利技术实施例2中深冷液化空气储能方法流程图。其中，1-过滤器，2-压缩机，3-分子筛纯化系统，4-液化装置，5-存储装置，6-加压装置，7-气化装置，8-蓄冷装置，9-加热器，10-膨胀机组，11-蓄热装置，12-绝热壳，13-第一蓄冷罐，14-第二蓄冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深冷液化空气储能系统，其特征在于，包括压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置、蓄冷装置和膨胀发电装置；所述压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置和膨胀发电装置依次连接，所述气化装置通过蓄冷装置连接液化存储装置；所述蓄冷装置包括绝热壳和位于绝热壳内部的多个蓄冷罐；所述多个蓄冷罐通过串联、并联或串并联结合的方式连接，所述蓄冷罐内部填充蓄冷介质，所述绝热壳内部填充绝热材料；所述压缩装置将常温常压气态空气处理成常温中压气态空气送至液化存储装置；所述液化存储装置将常温中压气态空气液化为低温低压液态空气送至加压装置；所述加压装置将低温低压液态空气进行加压输出低温高压液态空气至气化装置；所述气化装置将低温高压液态空气气化为常温高压气态控制送至膨胀发电装置；所述蓄冷装置存储气化装置产生的冷量、和/或将存储的冷量释放至液化存储装置。

【技术特征摘要】
1.一种深冷液化空气储能系统，其特征在于，包括压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置、蓄冷装置和膨胀发电装置；所述压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置和膨胀发电装置依次连接，所述气化装置通过蓄冷装置连接液化存储装置；所述蓄冷装置包括绝热壳和位于绝热壳内部的多个蓄冷罐；所述多个蓄冷罐通过串联、并联或串并联结合的方式连接，所述蓄冷罐内部填充蓄冷介质，所述绝热壳内部填充绝热材料；所述压缩装置将常温常压气态空气处理成常温中压气态空气送至液化存储装置；所述液化存储装置将常温中压气态空气液化为低温低压液态空气送至加压装置；所述加压装置将低温低压液态空气进行加压输出低温高压液态空气至气化装置；所述气化装置将低温高压液态空气气化为常温高压气态控制送至膨胀发电装置；所述蓄冷装置存储气化装置产生的冷量、和/或将存储的冷量释放至液化存储装置。2.根据权利要求1所述的深冷液化空气储能系统，其特征在于，所述压缩装置包括供能装置以及依次连接的过滤器、压缩机和分子筛纯化系统；所述供能装置与压缩机连接，用于为压缩机供能；所述过滤器用于过滤常温常压气态空气中的颗粒物；所述压缩机将过滤后的常温常压气态空气进行压缩，得到高温中压气态空气，高温中压气态空气冷却后的常温中压气态空气进入分子筛纯化系统；所述分子筛纯化系统通过吸附法去除常温中压气态空气中的水分、二氧化碳和烯烃。3.根据权利要求1所述的深冷液化空气储能系统，其特征在于，所述液化存储装置包括液化装置和存储装置；所述液化装置将压缩装置输出的常温中压气态空气液化为低温低压液态空气，并送至存储装置存储；当存储装置中低温低压液态空气的存储量达到预设阈值时，存储装置将低温低压液态空气送至加压装置。4.根据权利要求1所述的深冷液化空气储能系统，其特征在于，所述加压装置包括加压泵和用于为加压泵供能的第二电动机；所述加压泵将来自于液化存储装置的低温低压液态空气进行加压，输出低温高压液态空气至气化装置。5.根据权利要求1所述的深冷液化空气储能系统，其特征在于，所述蓄冷介质包括金属、醇类、有机工质或石子。6.根据权利要求3所述的深冷液化空气储能系统，其特征在于，所述液化装置、气化装置、蓄冷装置与液化装置之间的管道以及蓄冷装置与气化装置之间的管道中均填充有载冷介质；所述载冷介质包括氟利昂、烃类...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁立晓，王乐，徐桂芝，宋洁，冯涛，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11