一种超临界压缩空气储能系统技术方案

本发明专利技术涉及压缩空气储能技术领域，具体涉及一种超临界压缩空气储能系统，包括：储能管路，其上设有依次连接的压缩机组、第一蓄冷换热器、气液分离器和低温绝热储罐；释能管路，其上设有依次连接的低温绝热储罐、第一蓄冷换热器和膨胀机组；从气液分离器输出的较高压力气体通过气体支路经第一蓄冷换热器进行一次换热后，进入低温透平机膨胀降温至接近大气压强，然后再经第一蓄冷换热器进行二次换热后返回到压缩机组。在储能系统工作时，保证返回到压缩机组处的补偿空气接近大气压，使得补偿空气始终通入压缩机组中的首级压缩机入口中，在压缩机组每一级压缩机中输入的空气压力和流量均能保持恒定，使得压缩机组能够长时间稳定运行。运行。运行。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界压缩空气储能系统


[0001]本专利技术涉及压缩空气储能
，具体涉及一种超临界压缩空气储能系统。

技术介绍

[0002]压缩空气储能是成熟的大规模电网储电的物理储能技术，可用于电网削峰填谷以及保证太阳能和风能等可再生能源稳定输出。压缩空气储能系统连接在电网中，当电网处于用电高峰期时，压缩空气储能系统用于释放能量发电，以以降低电网负荷高峰；当电网处于用电低谷期时，压缩空气储能系统用于将电网中的电能转化为压缩空气的内能，对电能进行临时储存，以填补电网负荷低谷。
[0003]现有技术中的超临界压缩空气储能系统中，包括多级压缩机，用于将输入的气态空气转化为液态空气的超临界液化子系统和用于将液态空气转化为气态空气的蒸发膨胀子系统分为两个半区与电网连接以组成整个储能释能系统。当超临界液化子系统工作时，被压缩后的超临界空气需要通过气液分离器对超临界空气中的部分超临界空气膨胀为气态后通过冷能补偿管路返回到压缩机组，根据返回的补偿空气的压力确定补充空气被通入不同级的压缩机入口。但是由于随着储能过程的进行，在储能后期，填充床内输出冷能温度升高，导致超临界空气液化温度上升，汽化气产量不断增加，压力增大，而前几级压缩机出口气体流量恒定，导致返回的补偿空气与压缩机中的原有气体混合后进入末级压缩机的流量不断增大，最终使得末级压缩机稳定性较差，故障率较高，超临界压缩空气储能系统无法长期持续稳定运行。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中超临界压缩空气储能系统中的压缩机组的末级压缩机运行状态不稳定导致其故障率高的缺陷，从而提供一种超临界压缩空气储能系统。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种超临界压缩空气储能系统，包括：
[0006]储能管路，其上设有依次连接的压缩机组、第一蓄冷换热器、气液分离器和低温绝热储罐；
[0007]释能管路，其上设有依次连接的低温绝热储罐、第一蓄冷换热器和膨胀机组；
[0008]从气液分离器输出的气体通过气体支路经第一蓄冷换热器进行一次换热后，进入低温透平机进行降压，然后再经第一蓄冷换热器进行二次换热后返回到压缩机组。
[0009]可选地，第一蓄冷换热器内至少并联设置有四条管路，储能管路和释能管路均经过第一蓄冷换热器的第三流道，第一蓄冷换热器的第一流道上设置有第一蓄冷装置；
[0010]气体支路上还连接第一蓄冷换热器的第二流道和第一蓄冷换热器的第四流道。
[0011]可选地，第一流道和第二流道均与第一蓄冷装置连通，第一流道与第二流道之间设置有第五阀门。
[0012]可选地，第一蓄冷换热器内并联设置有五条管路，第一蓄冷换热器内的第五流道
和第四流道上均与第二蓄冷装置连接，第四流道与第五流道之间设置有第十阀门。
[0013]可选地，压缩机组与第一蓄冷换热器之间还连接有第二蓄冷换热器，第一蓄冷换热器与膨胀机组之间也连接有同一第二蓄冷换热器。
[0014]可选地，第二蓄冷换热器内并联设置有第六流道、第七流道和第八流道，储能管路和释能管路均经过第六流道，第七流道和第八流道均与第二蓄冷装置并联设置，第七流道与第八流道之间设置有第三阀门。
[0015]可选地，第一蓄冷换热器与膨胀机组的入口侧之间连接有预热器，膨胀机组的出口侧与预热器之间设置有预热支路。
[0016]可选地，压缩机组的出口侧设置有蓄热换热子系统，膨胀机组的入口侧也设置有同一蓄热换热子系统。
[0017]可选地，低温绝热储罐的出口侧与第一蓄冷换热器之间设置有低温泵。
[0018]可选地，第一蓄冷换热器与气液分离器之间设有低温膨胀机。
[0019]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0020]1.本专利技术提供的超临界压缩空气储能系统，包括：储能管路，其上设有依次连接的压缩机组、第一蓄冷换热器、气液分离器和低温绝热储罐；释能管路，其上设有依次连接的低温绝热储罐、第一蓄冷换热器和膨胀机组；低温绝热储罐内储存较高压力低温液体以提高系统整体循环效率。从气液分离器输出的较高压力气体通过气体支路经第一蓄冷换热器进行一次换热后，进入低温透平机膨胀降温至接近大气压强，然后再经第一蓄冷换热器进行二次换热后返回到压缩机组。
[0021]在储能系统工作时，将进入到低温绝热储罐内前的压缩空气分为两股，其中一股直接进入低温绝热储罐内进行储存，另一股压缩空气通过气体支路经过第一蓄冷换热器进行一次换热冷能吸收后，经过低温透平机使压缩空气进行绝热膨胀对外做功而消耗空气本身的内能，从而使压缩空气自身强烈地冷却后，降低压缩空气自身压力后，在利用第一蓄冷换热器进行换热对其冷能进行二次换热吸收，使得储能系统工作过程中返回到压缩机组处的补偿空气始终为接近大气压强的低温空气，使得补偿空气始终通入压缩机组中的首级压缩机入口中，在压缩机组每一级压缩机中输入的空气压力和流量均能保持恒定，使得压缩机组能够长时间稳定运行。
[0022]2.本专利技术提供的超临界压缩空气储能系统，第一蓄冷换热器内至少并联设置有四条管路，储能管路和释能管路均经过第一蓄冷换热器的第三流道，第一蓄冷换热器的第一流道上设置有第一蓄冷装置；气体支路上还连接第一蓄冷换热器的第二流道和第一蓄冷换热器的第四流道。储能管路与释能管路共同使用第三流道，能够减少储能系统中的管路布置，降低系统布置时的设备成本。
[0023]3.本专利技术提供的超临界压缩空气储能系统，第一流道和第二流道均与第一蓄冷装置连通，第一流道与第二流道之间设置有第五阀门。通过设置第五阀门控制第一流道和第二流道的通断，当释能子系统工作时，第五阀门关闭，第一蓄冷装置通过第一蓄冷换热器内的一个第一流道吸收冷能；当储能子系统工作时，第五阀门打开，第一蓄冷装置通过第一蓄冷换热器内的第一流道和第二流道共同向压缩空气释放冷能。由于储能管路与释能管路共用一个第一蓄冷换热器，而储能子系统工作对压缩空气释放冷能使其温度降低的降温效率高于释能子系统工作对压缩空气吸收冷能使其温度上升的升温效率，通过第五阀门控制第
一流道与第二流道的通断，使得储能子系统工作时一个第一管路对压缩空气进行降温，释能子系统工作时利用第一管路和第二管路共同对压缩空气进行升温，保证储能和释能过程中流体换热比例大致稳定一致，以提高第一蓄冷换热器的换热性能。而且，当储能子系统工作时，气液分离器投入使用，第一蓄冷装置仅使用第一流道管热，第二流道用于与气体支路连通，当释能子系统工作时气液分离器无需工作，第二流道用于与第一蓄冷装置连通用于换热，通过使气体支路与第一蓄冷装置共用第二流道，还能够减少储能系统中的管路布置，降低系统布置时的设备成本。
[0024]4.本专利技术提供的超临界压缩空气储能系统，第一蓄冷换热器与膨胀机组的入口侧之间连接有预热器，膨胀机组的出口侧与预热器之间设置有预热支路。从膨胀机组中输出的气态空气一部分输入到发电机处驱动发电机发电，另一部分通过预热支路返回到预热器，对进入到膨胀机组入口的空气进行预热，提升空气温度，使得空气更容易本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界压缩空气储能系统，其特征在于，包括：储能管路，其上设有依次连接的压缩机组(101)、第一蓄冷换热器(201)、气液分离器(209)和低温绝热储罐(210)；释能管路，其上设有依次连接的低温绝热储罐(210)、所述第一蓄冷换热器(201)和膨胀机组(103)；从所述气液分离器(209)输出的气体通过气体支路经所述第一蓄冷换热器(201)进行一次换热后，进入低温透平机进行降压，然后再经所述第一蓄冷换热器(201)进行二次换热后返回到所述压缩机组(101)。2.根据权利要求1所述的超临界压缩空气储能系统，其特征在于，所述第一蓄冷换热器(201)内至少并联设置有四条管路，所述储能管路和所述释能管路均经过所述第一蓄冷换热器(201)的第三流道(403)，所述第一蓄冷换热器(201)的第一流道(401)上设置有第一蓄冷装置(204)；所述气体支路上还连接所述第一蓄冷换热器(201)的第二流道(402)和所述第一蓄冷换热器(201)的第四流道(404)。3.根据权利要求2所述的超临界压缩空气储能系统，其特征在于，所述第一流道(401)和所述第二流道(402)均与所述第一蓄冷装置(204)连通，所述第一流道(401)与所述第二流道(402)之间设置有第五阀门(306)。4.根据权利要求2或3所述的超临界压缩空气储能系统，其特征在于，所述第一蓄冷换热器(201)内并联设置有五条管路，所述第一蓄冷换热器(201)内的第五流道(405)和所述第四流道(404)上均与第二蓄冷装置(203)连接，所述第四流道(404)与所述第五流道(405)之间设置有第十阀门(310)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：林曦鹏，曲月龙，王亮，陈海生，白亚开，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：