【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种液态空气储能，特别是关于一种基于恒温-斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置及方法。
技术介绍
1、液态空气储能技术是一种利用液态空气或氮气作为储能介质的深冷储能技术。其具有储能密度大、响应时间短、环境友好、低平准化储能成本（lcoe）和不受地理条件限制等特点，受到广泛关注。在这一技术体系中，储冷系统通常采用填充床，在用电低谷时段将冷能存储于填充床中，在用电高峰时段，通过释放低温冷能进行热交换。
2、在液态空气储能系统中，储冷系统的热效率和㶲效率是提升整体系统热力学性能的关键。当前技术瓶颈主要表现在储冷填充床内部存在较大的温度梯度和冷能耗散问题，同时在储冷和释冷过程存在较大的传热温差，导致液态空气冷能的存储和利用效率普遍偏低，从而影响系统的性能。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于恒温-斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置及方法，通过恒温填充床和斜温填充床分别存储液态空气的高品位冷能和低品位冷能，避免传统填充床内部较大的温度梯度，提高了填充床储冷效率。同时，释冷循环过程通过斜温填充床中存储的低品位冷能对空气进行预冷，有效降低传热温差，提高释冷过程的㶲效率。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术采取的技术方案为：一种恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置，其包括：填充床，包括第一恒温填充床、第二恒温填充床和斜温填充床；第一恒温填充床、第二恒温填充床和斜温填充床并联连接，且三者依次首尾串联；储冷循
3、进一步，填充床包括：第三调节阀、第四调节阀、第五调节阀、第六调节阀、第七调节阀、第八调节阀、第九调节阀和第十调节阀；
4、第一恒温填充床的第一端口与第三调节阀的第二端连接，第一恒温填充床的第二端口分别与第四调节阀的第一端和第九调节阀的第二端连接；
5、第二恒温填充床的第一端口分别与第九调节阀的第一端和第五调节阀的第二端连接，第二恒温填充床的第二端口分别与第六调节阀的第一端和第十调节阀的第二端连接；
6、斜温填充床的第一端口分别与第十调节阀的第一端和第七调节阀的第二端连接，斜温填充床的第二端口与第八调节阀的第一端连接；
7、其中，第四调节阀的第二端、第六调节阀的第二端和第八调节阀的第二端并联连接，形成填充床的第二端口；第三调节阀的第一端、第五调节阀的第一端和第七调节阀的第一端并联连接，形成填充床的第一端口。
8、进一步，在填充床的第二端口处连接有膨胀气罐，膨胀气罐的输入端与填充床的第二端口之间设置有第十一调节阀。
9、进一步，第一恒温填充床、第二恒温填充床和斜温填充床的内部都为储冷材料。
10、进一步，储冷循环回路包括：循环风机、蒸发器、填充床和第二过滤器；常温空气由循环风机流出进入蒸发器内部进行冷却后，将空气温度降低，然后低温空气依次进入第一恒温填充床、第二恒温填充床和斜温填充床，经换热将冷量储存在填充床的储冷材料中，从储冷填充床中流出的空气为常温空气，然后经过第二过滤器将空气中夹带的细小颗粒过滤后，进入循环风机完成空气循环。
11、进一步，储冷循环回路还包括：第一调节阀、第一止回阀、第二调节阀和第十四调节阀；循环风机的输出端经第一调节阀与蒸发器的输入端连接，蒸发器的输出端依次与第一止回阀和第二调节阀的输入端连接，第二调节阀的输出端分别与填充床的第一端口和释冷循环回路的输入端连接；填充床的第二端口与第十四调节阀的输入端连接，第十四调节阀的输出端与第二过滤器的输入端连接，第二过滤器的输出端与循环风机的输入端连接。
12、进一步，释冷循环回路包括第一过滤器、液化主换热器，以及与储冷循环回路共用的循环风机和填充床；常温空气由循环风机流出依次进入斜温填充床、第二恒温填充床和第一恒温填充床，经换热将储冷材料中储存的冷量释放，从储冷填充床中流出的空气为低温空气，该低温空气经过第一过滤器将空气中夹带的细小颗粒过滤后，经过液化主换热器进行换热，给用户提供冷量，然后进入循环风机完成空气循环。
13、进一步，释冷循环回路还包括：第十二调节阀、第二止回阀、第十三调节阀和第十五调节阀；循环风机的输出端与第十五调节阀的输入端连接，第十五调节阀的输出端与填充床的第二端口连接；
14、填充床的第一端口与第十二调节阀的输入端连接，第十二调节阀的输出端与第一过滤器的输入端连接，第一过滤器的输出端与液化主换热器的输入端连接，液化主换热器的输出端经第二止回阀与第十三调节阀的输入端连接，第十三调节阀的输出端与循环风机的输入端连接。
15、第二方面，本专利技术采取的技术方案为：一种基于上述恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置的利用方法，其包括储冷循环过程和释冷循环过程；储冷循环过程发生在用冷低谷时段；释冷循环过程发生在用冷高峰时段。
16、进一步，储冷循环过程包括：
17、充冷初始阶段，常温空气经过循环风机进入蒸发器后，空气温度降低，然后进入第一恒温填充床，此时斜温层在第一恒温填充床中，第二恒温填充床和斜温填充床尚未存储冷量；
18、斜温层转移阶段，当第一恒温填充床的出口温度低于常温时，启用第二恒温填充床，当第一恒温填充床的出口温度与其入口空气的温度相同时，第一恒温填充床充冷完成，斜温层在第二恒温填充床中，斜温填充床尚未存储冷量；
19、充冷结束阶段，当第二恒温填充床的出口温度与其入口空气的温度相同时，第二恒温填充床充冷完成，储冷循环过程结束，斜温层在斜温填充床中。
20、进一步，释冷循环过程包括：
21、释冷初始阶段，常温空气经过循环风机进入斜温填充床，空气温度降低，第二恒温填充床和第一恒温填充床尚未释放冷量；
22、斜温层转移阶段，当斜温填充床的出口空气温度高于恒温填充床的储冷温度时，启用第二恒温填充床，当斜温填充床的出口温度与入口温度接近时，斜温填充床冷量释放完成，斜温层在第二恒温填充床中，第一恒温填充床尚未释放冷量；
23、释冷结束阶段，当第一恒温填充床的出口温度高于储冷温度时，则释冷循环过程结束，斜温层在第一恒温填充床中。
24、本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
25、1、本专利技术将填充床分为恒温填充床和斜温填充床，分别存储高品位冷能和低品位冷能，能够有效避免填充床中存在较大的温度梯度，从而降低存储过程中的冷能耗散，提高储冷填充床的㶲效率。
26、2、本专利技术通过斜温填充床对常温流体进行预冷，有效降低释冷过程的传热温差，从而提高释冷过程的㶲效率。
27、3、本专利技术采用恒温填充床和斜温填充床串并联连接，通过阀门实现各填充床之间的灵活切换，可以有效降低流动阻力。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置，其特征在于，填充床包括：第三调节阀（204）、第四调节阀（205）、第五调节阀（206）、第六调节阀（207）、第七调节阀（208）、第八调节阀（209）、第九调节阀（210）和第十调节阀（211）；
3.如权利要求2所述恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置，其特征在于，在填充床的第二端口处连接有膨胀气罐（213），膨胀气罐（213）的输入端与填充床的第二端口之间设置有第十一调节阀（212）。
4.如权利要求1所述恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置，其特征在于，第一恒温填充床（201）、第二恒温填充床（202）和斜温填充床（203）的内部都为储冷材料。
5.如权利要求1所述恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置，其特征在于，储冷循环回路包括：循环风机（101）、蒸发器（103）、填充床和第二过滤器（306）；
6.如权利要求5所述恒斜温解耦的液态空气储能系统冷
7.如权利要求1所述恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置，其特征在于，释冷循环回路包括第一过滤器（302）、液化主换热器（303），以及与储冷循环回路共用的循环风机（101）和填充床；
8.如权利要求7所述恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置，其特征在于，释冷循环回路还包括：第十二调节阀（301）、第二止回阀（304）、第十三调节阀（305）和第十五调节阀（308）；
9.一种基于如权利要求1至8任一项所述恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置的利用方法，其特征在于，包括储冷循环过程和释冷循环过程；
10.如权利要求9所述利用方法，其特征在于，储冷循环过程包括：
11.如权利要求9所述利用方法，其特征在于，释冷循环过程包括：
...【技术特征摘要】
1.一种恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置，其特征在于，填充床包括：第三调节阀（204）、第四调节阀（205）、第五调节阀（206）、第六调节阀（207）、第七调节阀（208）、第八调节阀（209）、第九调节阀（210）和第十调节阀（211）；
3.如权利要求2所述恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置，其特征在于，在填充床的第二端口处连接有膨胀气罐（213），膨胀气罐（213）的输入端与填充床的第二端口之间设置有第十一调节阀（212）。
4.如权利要求1所述恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置，其特征在于，第一恒温填充床（201）、第二恒温填充床（202）和斜温填充床（203）的内部都为储冷材料。
5.如权利要求1所述恒斜温解耦的液态空气储能系统冷能存储利用装置，其特征在于，储冷循环回路包括：循环风机（101）、蒸发器（103）、填充床和第二过滤器（30...
【专利技术属性】
技术研发人员：折晓会，王晨，韩鹏，韩飞，王振兴，徐莹，张俊牛，
申请(专利权)人：河北建投国融能源服务有限公司，
类型：发明
国别省市：
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