采用电驱动进气预冷的液态空气储能系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种采用电驱动进气预冷的液态空气储能系统，包括：电驱动制冷机组和液态空气储能机组；所述电驱动制冷机组包括利用低谷电制备低温冷能的预冷回路；所述液态空气储能机组包括利用低谷电将空气压缩形成液态空气的储能通路；其中，所述预冷回路用于预冷进入所述储能通路的空气。本发明专利技术实施例提供的一种采用电驱动进气预冷的液态空气储能系统，同时，制冷机组在储能过程运行，可以便捷地采用低谷电来驱动制冷机组，降低了系统的运行成本，进一步地保证了系统的经济可行性。因此，本发明专利技术结合低谷电驱动的制冷机组来实现压缩机进气的预冷，能够有效降低压缩耗功，提高系统效率，并具有经济可行性。并具有经济可行性。并具有经济可行性。

【技术实现步骤摘要】
采用电驱动进气预冷的液态空气储能系统


[0001]本专利技术涉及能源
，尤其涉及一种采用电驱动进气预冷的液态空气储能系统。

技术介绍

[0002]受能源危机和环境影响的驱使，可再生能源发电装机容量逐年上升，但仍存在一定程度的弃光、弃风限电现象发生，主要源于可再生能源固有的随机性和间歇性等特点，导致可再生能源发电频率和输出功率波动较大，电压频繁波动和闪变，影响电网运行的安全性和稳定性。此外，可再生能源发电与用户侧需求在时间上匹配度有待改善。而储能技术作为一种有效提升可再生能源在电网中消纳性能的技术手段，能够增强可再生能源利用的可调控性，提供稳定可靠的电能输出，灵活实现用能的削峰填谷。其中，液态空气储能是一种具有高储能密度，无地理条件限制，环境友好型的大规模储能技术。在用能低谷时，空气液化并常压存储，在用电高峰时，液态空气释放冷能，膨胀发电。在空气液化过程中，空气首先被压缩机加压，然后依次降温、节流，获得液态空气。空气通常以常温状态进入压缩机，压缩功耗较大，且压缩过程所产生的压缩热通常用于释能过程膨胀侧的补热，压缩热过剩并部分以热能形式耗散，系统的整体能源利用效率有待进一步提高。
[0003]有鉴于此提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种采用电驱动进气预冷的液态空气储能系统，用以解决压缩机组的功耗较大，且产生的压缩热被释能过程利用后还有剩余，能量的利用不充分，系统的发电效率及整体效率均较低的缺陷，随着制冷技术的不断发展，压缩式制冷机组可以获得零摄氏度以下、温度较低的冷源，且冷源温度可以在较大范围内灵活调节，将此低温冷源用于预冷压缩机进口空气，可以显著降低压缩机的能耗，避免压缩热过剩。
[0005]根据本专利技术实施例的一种采用电驱动进气预冷的液态空气储能系统，包括：电驱动制冷机组和液态空气储能机组；
[0006]所述电驱动制冷机组包括利用低谷电制备低温冷能的预冷回路；
[0007]所述液态空气储能机组包括利用低谷电将空气压缩形成液态空气的储能通路；
[0008]其中，所述预冷回路用于预冷进入所述储能通路的空气。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，所述电驱动制冷机组包括：依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；
[0010]其中，制冷剂流经所述压缩机、所述冷凝器、所述膨胀阀和所述蒸发器，并从所述蒸发器回流至所述压缩机形成所述预冷回路。
[0011]具体来说，提出了预冷回路的设置方案，其中，低温低压的干饱和气态制冷剂在低谷电的作用下进入压缩机，经压缩机绝热压缩后形成高温高压的干饱和气态制冷剂，实现
制冷剂的制备。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述液态空气储能机组包括：依次连接形成所述储能通路的所述蒸发器、空气压缩机组、蓄冷器、降压装置和低温储罐；
[0013]其中，所述储能通路和所述预冷回路通过所述蒸发器实现耦合。
[0014]具体来说，提出了储能通路的设置方案，其中，空气压缩机组利用低谷电实现驱动，将空气通过储能通路压缩形成液态空气。
[0015]进一步地，通过储能通路和预冷回路耦合实现了对进入空气压缩机组空气的预冷。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，还包括：电蓄热机组，所述电蓄热机组包括热能回路；
[0017]所述液态空气储能机组还包括依次连接形成释能通路的低温泵、再热器和空气透平机组；
[0018]其中，所述热能回路与所述释能通路进行耦合换热，实现液态空气的释能。
[0019]具体来说，本实施例提出了在液态空气储能系统中设置电蓄热机组以及将电蓄热机组与液态空气储能机组进行耦合换热，实现液态空气的释能。
[0020]进一步地，通过设置与低温储罐连接的低温泵，以及与低温泵连接的再热器，实现了液态空气进入空气透平机组的膨胀做功。
[0021]根据本专利技术的一个实施例，所述电蓄热机组包括：依次连接形成所述热能回路的常温蓄热介质储罐、常温蓄热介质泵、电加热器、高温蓄热介质储罐、高温蓄热介质泵和所述再热器；
[0022]其中，所述热能回路与所述释能通路通过所述再热器耦合换热。
[0023]具体来说，本实施例结合电加热技术，通过在储能阶段加热蓄热介质，实现电能以高温热能形式的储存，并在释能阶段通过再热器实现热能回路与释能通路的耦合，高温蓄热介质释与常温空气换热，实现对再热器内常温空气的预热，提升空气透平机组的做功效率，降低空气透平机组的功率。
[0024]根据本专利技术的一个实施例，所述电蓄热机组包括：空气循环风机、蓄热介质储罐、电加热器和所述再热器，所述电加热器设置于所述蓄热介质储罐内；
[0025]其中，所述空气循环风机驱动空气流经所述蓄热介质储罐和所述再热器形成所述热能回路；
[0026]所述热能回路与所述释能通路通过所述再热器耦合换热。
[0027]具体来说，本实施例结合电加热技术，通过在储能阶段加热蓄热介质，实现电能以高温热能形式的储存，在释能阶段通过再热器实现热能回路与释能通路的耦合，并驱动空气穿过高温蓄热介质形成热循环回路，与高温蓄热介质进行热交换后的热空气对再热器内常温空气的预热，提升空气透平机组的做功效率，降低空气透平机组的功率。
[0028]根据本专利技术的一个实施例，所述电加热器利用低谷电、弃风电和弃光电中任意一种或几种的组合实现对所述蓄热介质的加热。
[0029]具体来说，在常规液态空气储能系统中，为了增大储能装置发电功率，释能时会预热透平膨胀机的进气，通过提高压缩空气温度来增大透平做功。热源通常为压缩热、工业余热或者太阳能光热。然而，压缩热温度较低，透平进气温度提高有限。工业余热严重依赖于周边条件，而太阳能光热温度虽然可以较高，但光热镜场占地面积非常大，在城市周边难以
建造。
[0030]进一步地，本方案通过利用低谷电、弃风电和弃光电中任意一种或几种的组合制备所述热能回路所需的热能，实现发电功率的显著提高。
[0031]根据本专利技术的一个实施例，所述电加热器的加热温度介于100℃至1000℃之间。
[0032]具体来说，提出了电加热器的工作温度区间，通过利用低谷电、弃风电和弃光电中任意一种或几种的组合制备所述热能回路所需的热能，实现发电功率的显著提高。
[0033]根据本专利技术的一个实施例，所述冷凝器的热能输出端与所述再热器连接。
[0034]具体来说，通过将冷凝器的热能输出端与再热器连接，实现了冷凝器热能的再利用，将冷凝器输出的热能使用在再热器上，实现对空气的加热。
[0035]根据本专利技术的一个实施例，所述冷凝器采用的冷源为常温水。
[0036]具体来说，本实施例提出了一种冷凝器冷源的方案，通过采用常温水作为冷源，可制得生活热水。
[0037]根据本专利技术的一个实施例，所述蒸发器空气入口侧的空气温度介于20℃至30℃之间，空气出口侧的空气温度介于-90℃至-70℃之间。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用电驱动进气预冷的液态空气储能系统，其特征在于，包括：电驱动制冷机组和液态空气储能机组；所述电驱动制冷机组包括利用低谷电制备低温冷能的预冷回路；所述液态空气储能机组包括利用低谷电将空气压缩形成液态空气的储能通路；其中，所述预冷回路用于预冷进入所述储能通路的空气。2.根据权利要求1所述的一种采用电驱动进气预冷的液态空气储能系统，其特征在于，所述电驱动制冷机组包括：依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；其中，制冷剂流经所述压缩机、所述冷凝器、所述膨胀阀和所述蒸发器，并从所述蒸发器回流至所述压缩机形成所述预冷回路。3.根据权利要求2所述的一种采用电驱动进气预冷的液态空气储能系统，其特征在于，所述液态空气储能机组包括：依次连接形成所述储能通路的所述蒸发器、空气压缩机组、蓄冷器、降压装置和低温储罐；其中，所述储能通路和所述预冷回路通过所述蒸发器实现耦合。4.根据权利要求3所述的一种采用电驱动进气预冷的液态空气储能系统，其特征在于，还包括：电蓄热机组，所述电蓄热机组包括热能回路；所述液态空气储能机组还包括依次连接形成释能通路的低温泵、再热器和空气透平机组；其中，所述热能回路与所述释能通路进行耦合换热，实现液态空气的释能。5.根据权利要求4所述的一种采用电驱动进气预冷的液态空气储能系统，其特征在于，所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊杰，高诏诏，季伟，郭璐娜，陈六彪，崔晨，郭嘉，
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：