一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统技术方案

本发明专利技术提供一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统，涉及储能技术领域。系统包括双层储罐和卡琳娜循环机组，其中，双层储罐、多级冷却器、储热罐、多级回热器、C1口、D1口依次连通，形成循环回路、且内部的流动介质为导热油，导热油被压缩空气加热后存储至储热罐，导热油加热流经多级回热器的压缩空气，导热油利用余温加热流经蒸发器的氨水溶液，并流回双层储罐；B1口、分离器、氨膨胀机、吸收器、冷凝器、工质泵、C2口、D2口、A1口依次连通，形成循环回路，内部的流动介质为氨水溶液，氨膨胀机用于膨胀来自分离器的富氨蒸气做功并推动第二发电机输出电力。这样，可有效增加系统的储能容量，减少储能过程中的热量散失，提高储能效率。提高储能效率。提高储能效率。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统


[0001]本专利技术涉及储能
，具体而言，涉及一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统。

技术介绍

[0002]随着我国可再生能源、分布式供能和智能电网的蓬勃发展，电网容量不断扩张，用电峰谷差日益增加，对储能技术的需求越来越大。大规模发展储能技术，可以有效解决风能、太阳能等间歇式可再生能源发电不稳定的问题，平滑波动性电能输入、实现电网削峰填谷，提高可再生能源发电的利用率，增强电网运行的安全性。
[0003]在现有的大规模电力储能技术中，压缩空气储能得到了广泛应用，其主要原理是利用电力系统低谷时段的剩余电力将空气压缩储存在大容量的高压气体储罐里，在需要时将其释放至透平膨胀机发电，具有容量大、经济性好、环境友好、运行成本低等优势。
[0004]但是，现有的先进绝热压缩空气储能(AA
‑
CAES)系统在运行过程中会产生大量压缩热，这部分压缩热由于换热器传热温差的限制，不能够完全传递给释能过程的压缩空气，所以系统热量不能够被完全利用，使系统运行效率降低，同时会导致储热系统中的储热介质温度上升，会对系统下一次运行产生不利影响，解决方法通常是引入额外的冷却装置，但这会导致系统复杂程度的增加和热能的浪费。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的包括提供一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统，其能够有效增加系统的储能容量，减少储能过程中的热量散失，提高储能效率。
[0006]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统，耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统包括双层储罐、多级压缩机、多级冷却器、多级膨胀机、多级回热器、储热罐、电动机、第一发电机和卡琳娜循环机组，其中，多级冷却器和电动机均与多级压缩机连接，多级回热器和第一发电机均与多级膨胀机连接；
[0008]卡琳娜循环机组包括蒸发器、分离器、氨膨胀机、吸收器、冷凝器、工质泵、预热器和第二发电机，其中，蒸发器包括相互连通的A1口和B1口、相互连通的C1口和D1口，预热器包括相互连通的A2口和B2口、相互连通的C2口和D2口；
[0009]双层储罐、多级冷却器、储热罐、多级回热器、C1口、D1口依次连通，形成循环回路、且内部的流动介质为导热油，导热油从双层储罐输送至多级冷却器、并被压缩空气加热后存储至储热罐，储热罐输送导热油至多级回热器，导热油加热流经多级回热器的压缩空气，多级回热器输送导热油至蒸发器，导热油利用余温加热流经蒸发器的氨水溶液，并流回双层储罐；
[0010]B1口、分离器、氨膨胀机、吸收器、冷凝器、工质泵、C2口、D2口、A1口依次连通，形成循环回路，且内部的流动介质为氨水溶液，氨膨胀机用于膨胀来自分离器的富氨蒸气做功
并推动第二发电机输出电力。
[0011]在可选的实施方式中，双层储罐包括外层储罐和内层储罐，内层储罐通过通气管道支撑在外层储罐的内部，内层储罐用于存储加压后的空气，外层储罐用于存储蓄热工质。
[0012]在可选的实施方式中，内层储罐的内壁上设置有换热翅片。
[0013]在可选的实施方式中，外层储罐设置有两处连接口、且分别与多级冷却器和多级回热器连接，内层储罐设置有两处连接口、且分别与多级冷却器和节流阀连接。
[0014]在可选的实施方式中，卡琳娜循环机组还包括膨胀阀；
[0015]预热器和分离器连通，利用贫氨溶液加热来自工质泵的氨水溶液，膨胀阀的入口和预热器连通，用于对贫氨溶液节流降压，吸收器与膨胀阀、氨膨胀机出口连通，用于将贫氨溶液与富氨蒸气混合，形成氨水混合工质。
[0016]在可选的实施方式中，冷凝器连接吸收器出口，冷凝器与多级膨胀机的出口相连，并以多级膨胀机输出的空气作为冷源，冷源用于对氨水混合工质降温冷凝，形成氨水混合物。
[0017]在可选的实施方式中，多级压缩机包括多个串联的压缩机，多级冷却器包括多个冷却器，每个压缩机的出口设置有一个冷却器。
[0018]在可选的实施方式中，多级膨胀机包括多个串联的膨胀机，多级回热器包括多个回热器，每个膨胀机的入口设置有一个回热器。
[0019]在可选的实施方式中，在系统压缩储能的过程中，外层储罐内的导热油用于吸收内层储罐内空气的热量，以降低内层储罐内空气的温度。
[0020]在可选的实施方式中，在系统释能的过程中，外层储罐内的导热油用于对内层储罐进行加热，以提高内层储罐内空气的温度。
[0021]本专利技术实施例提供的一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统的有益效果包括：
[0022]通过低温导热油实现对压缩空气储能系统在充气储能和膨胀释能阶段储气罐内温度的调节，通过卡琳娜循环机组实现系统在膨胀释能阶段余温的利用，可解决在系统充气储能过程中储气罐温度升高，造成储气量减少和膨胀释能过程中温度降低，膨胀空气质量减少以及热源浪费的问题，可有效增加压缩空气储能系统的储能容量，减少储能过程中的热量散失，提高储能效率。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例提供的一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统的组成示意图。
[0025]图标：100
‑
耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统；200
‑
多级压缩机；1
‑
一级压缩机；2
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二级压缩机；300
‑
多级冷却器；3
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一级冷却器；4
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二级冷却器；400
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双层储罐；5
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外层储罐；6
‑
内层储罐；7
‑
储热罐；8
‑
电动机；9
‑
第一发电机；500
‑
多级膨胀机；10
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一级膨胀机；11
‑
二级膨胀机；600
‑
多级回热器；12
‑
一级回热器；13
‑
二级回热器；14
‑
第一电磁阀；15
‑
第
二电磁阀；16
‑
第三电磁阀；700
‑
卡琳娜循环机组；17
‑
蒸发器；18
‑
分离器；19
‑
氨膨胀机；20
‑
第二发电机；21
‑
吸收器；22
‑
膨胀阀；23
‑
冷凝器；24
‑
工质泵；25
‑
预热器。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统，其特征在于，所述耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统包括双层储罐(400)、多级压缩机(200)、多级冷却器(300)、多级膨胀机(500)、多级回热器(600)、储热罐(7)、电动机(8)、第一发电机(9)和卡琳娜循环机组(700)，其中，所述多级冷却器(300)和所述电动机(8)均与所述多级压缩机(200)连接，所述多级回热器(600)和所述第一发电机(9)均与所述多级膨胀机(500)连接；所述卡琳娜循环机组(700)包括蒸发器(17)、分离器(18)、氨膨胀机(19)、吸收器(21)、冷凝器(23)、工质泵(24)、预热器(25)和第二发电机(20)，其中，所述蒸发器(17)包括相互连通的A1口和B1口、相互连通的C1口和D1口，所述预热器(25)包括相互连通的A2口和B2口、相互连通的C2口和D2口；所述双层储罐(400)、所述多级冷却器(300)、所述储热罐(7)、所述多级回热器(600)、所述C1口、所述D1口依次连通，形成循环回路、且内部的流动介质为导热油，所述导热油从所述双层储罐(400)输送至所述多级冷却器(300)、并被压缩空气加热后存储至所述储热罐(7)，所述储热罐(7)输送所述导热油至所述多级回热器(600)，所述导热油加热流经所述多级回热器(600)的所述压缩空气，所述多级回热器(600)输送所述导热油至所述蒸发器(17)，所述导热油利用余温加热流经所述蒸发器(17)的氨水溶液，并流回所述双层储罐(400)；所述B1口、所述分离器(18)、所述氨膨胀机(19)、所述吸收器(21)、所述冷凝器(23)、所述工质泵(24)、所述C2口、所述D2口、所述A1口依次连通，形成循环回路，且内部的流动介质为氨水溶液，所述氨膨胀机(19)用于膨胀来自所述分离器(18)的富氨蒸气做功并推动所述第二发电机(20)输出电力。2.根据权利要求1所述的耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统，其特征在于，所述双层储罐(400)包括外层储罐(5)和内层储罐(6)，所述内层储罐(6)通过通气管道支撑在所述外层储罐(5)的内部，所述内层储罐(6)用于存储加压后的空气，所述外层储罐(5)用于存储蓄热工质。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑天文，陈来军，梅生伟，张跃，司杨，郭永庆，陈晓弢，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：