一种非补燃式液化空气储能发电系统技术方案

一种非补燃式液化空气储能发电系统，它包括液化空气系统、发电系统及蓄热系统。本实用新型专利技术是利用风电驱动空气压缩机，洁净空气通过空气压缩机A被压缩后，经过换热器A冷却至常温后进入空气压缩机B，进一步被压缩后，经过换热器B冷却至常温，高压空气进入GM制冷机进一步降温并经过节流阀液化，液态空气到达储罐进行储存；用电高峰时，液态空气被引出，经低温泵加压后，先在气化换热器被加热气化，再与来自储热器的高温介质在换热器C中换热后进入透平A做功，再通过换热器D被加热后进入透平B做功，最后被换热器E加热后进入透平C做功，带动发电机发电。本实用新型专利技术是一种新型储能发电技术，不需要化石燃料作为补充，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种非补燃式液化空气储能发电系统
本技术涉及一种新型液化空气储能与发电系统，尤其是一种非补燃式液化空气储能发电系统，整个过程不需要化石燃料作为补充，属于绿色能源

技术介绍
化石能源不断枯竭与环境日益恶化已成为制约全球经济与社会发展的重要瓶颈问题。为解决这一问题，了广泛开展节约用能与提高化石能源利用效率外，规模开发利用可再生能源成为全球能源发展的重要选择与必然趋势。风能与太阳能在全球范围内分布最广泛、最丰富，可再生能源开发利用的重点。风电是风能规模化开发利用的主要方式，风电具有不稳定性和间歇性，电网的调度、运行方式、可靠性、电能品质和运行成本都带来巨大的冲击。随着风电规模的日益增大，电与电网的相容性问题将越发突出，切需要可行的解决方案以促进风电的大规模利用。目前主要有两种技术途径：一种是将风能与其他能源组成互补系统，风电与太阳能发电互补系统、风电与柴油机/燃气轮机发电互补系统等；另一种为将风电与大规模储能技术相结合。目前在技术上已得到证实可行的规模储能技术主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、大容量蓄电池和氧化还原液流电池。可见，经过多年的发展，多种储能技术的研究和商业化取得了重要进展，并建有多个示范项目，但还没有一种储能方式能够在风力发电系统中得到广泛应用。液化空气储能作为一种新型规模储能技术，为风能的高效、安全利用提供了一个新的、有吸引力的解决方案。液化空气储能技术的历史可以溯及到1970年代，当时欧洲出现了利用液态空气进行能量储存的专利。日本近年也积极开展液化空气储能技术的研究，如三菱公司和日立公司等，但由于其系统效率太低，并没有太大的实用价值。最近，英国利兹大学研究人员提出了新型液态空气储能系统，它利用富余电能驱动电动机将空气压缩、冷却、液化后注入低温储槽储存，液化过程中消耗的大部分电能被转化成了低温冷能进行存储。发电时，液态空气从储槽中引出，加压后送入气化换热器和热交换器气化并加热到一定温度，最后高压气体注入膨胀机做功，带动发电机发电。新型液化空气储能系统流程简单独特，大多数设备采用可靠的现成标准设备；储能介质为空气，可免费获得且液化后能量密度高；系统通过充分利用工质状态变化过程中能量形式的转化以及冷量回收大幅改善储能效率；同时，系统中液化部分与气化膨胀部分相对独立，可根据需要灵活匹配。液化空气储能系统具有初投资较低，储能效率较高，存储容量大，调节灵活，运行寿命长，易于维护，不依赖于地理条件等优点，使它在间歇性可再生能源的存储，分布式供能等领域具备广阔的应用前景。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种直接利用风电作为驱动能源、采用压缩废热作为加热能源的储能发电一体化系统。本技术所述问题是以下述技术方案实现的：一种非补燃式液化空气储能发电系统，它包括液化空气系统、发电系统及蓄热系统。本技术是利用风电驱动空气压缩机，洁净空气通过空气压缩机A被压缩后，经过换热器A冷却至常温后进入空气压缩机B，进一步被压缩后，经过换热器B冷却至常温，高压空气进入GM制冷机进一步降温并经过节流阀液化，液态空气到达储罐进行储存；用电高峰时，液态空气被引出，经低温泵加压后，先在气化换热器被加热气化，再与来自储热器的高温介质在换热器C中换热后进入透平A做功，再通过换热器D被加热后进入透平B做功，最后被换热器E加热后进入透平C做功，带动发电机发电；所述液化空气系统由电动机，空气压缩机A，换热器A，空气压缩机B，换热器B，GM制冷机，低温液体膨胀机，液态空气储罐组成；所述发电系统由低温泵，气化换热器，换热器C，透平A，换热器D，透平B，换热器E，透平C，发电机组成；所述蓄热系统由储冷器，循环泵A，储热器，循环泵B组成。上述非补燃式液化空气储能发电系统，所述蓄热系统中收集压缩过程的废热作为膨胀机组每级膨胀之间再热的热量来源，整个储能发电过程不再需要化石燃料作为补充，实现了整个系统为完全“绿色”系统；上述非补燃式液化空气储能发电系统，所述液化空气系统中采用低温液体膨胀机，用于替代高耗能的传统高压液体节流阀，是液化空气系统中的关键节能设备，可产生显著的节能降耗效益，以提高系统的效率；上述非补燃式液化空气储能发电系统，所述液化空气系统中采用双级压缩中间冷却的方式进行压缩空气；上述非补燃式液化空气储能发电系统，所述发电系统中采用三级膨胀中间再热的方式做功；本技术利用液化空气系统、发电系统及蓄热系统，将洁净空气利用风电液化之后进行储存，用电高峰时，液态空气被引出，经低温泵加压后，先在气化换热器被加热气化，再与来自储热器的高温介质在换热器中换热后进入透平做功，带动发电机旋转发电。利用压缩过程的废热作为膨胀机组每级膨胀之间再热的热量来源，整个储能发电过程不再需要化石燃料作为补充，实现了整个系统为完全“绿色”系统，具有清洁、安全、可靠的优点，不用担心对环境造成污染。另外，本技术还具有如下优点：1、本技术利用风电作为驱动能源，压缩过程中的废热作为膨胀机组每级膨胀之间再热的热量来源，合理利用压缩废热，提高循环效率；2、本技术采用的工质是洁净空气，不会对环境产生污染与破坏；3、本技术不受地理条件的限制，应用范围广，具有良好的商业前景。附图说明下面结合附图对本技术做进一步说明。图1为本技术非补燃式液化空气储能发电系统的系统图。图中各标号为：1、电动机；2、空气压缩机A；3、换热器A；4、空气压缩机B；5、换热器B；6、GM制冷机；7、低温液体膨胀机；8、液态空气储罐；9、低温泵；10、气化换热器；11、换热器C；12、透平A；13、换热器D；14、透平B；15、换热器E；16、透平C；17、发电机；18、储冷器；19、循环泵A；20、储热器；21、循环泵B。具体实施方式本技术是一种非补燃式液化空气储能发电系统，该系统包括液化空气系统、发电系统及蓄热系统，这三种系统的结合实现本技术的目的，当外界有风时，可以利用风电作为驱动能源驱动空气压缩机工作，洁净空气通过空气压缩机A被压缩后，经过换热器A冷却至常温后进入空气压缩机B，进一步被压缩后，经过换热器B冷却至常温，高压空气进入GM制冷机进一步降温并经过节流阀液化，液态空气到达储罐进行储存；用电高峰时，液态空气被引出，经低温泵加压后，先在气化换热器被加热气化，再与来自储热器的高温介质在换热器C中换热后进入透平A做功，再通过换热器D被加热后进入透平B做功，最后被换热器E加热后进入透平C做功，带动发电机发电；从而实现了能源的有效利用，满足了用户在用电高峰期用电的需求。整个系统液化空气系统、发电系统及蓄热系统组成，如图1所示。液化空气系统由电动机(1)，空气压缩机A(2)，换热器A(3)，空气压缩机B(4)，换热器B(5)，GM制冷机(6)，低温液体膨胀机(7)，液态空气储罐(8)组成。该系统利用风电作为驱动能源驱动空气压缩机工作，洁净空气通过空气压缩机A被压缩后，经过换热器A冷却至常温后进入空气压缩机B，进一步被压缩后，经过换热器B冷却至常温，高压空气进入GM制冷机进一步降温并经过节流阀液化，液态空气到达储罐进行储存。发电系统由低温泵(9)，气化换热器(10)，换热器C(11)，透平A(12)，换热器D(13)，透平B(14)，换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非补燃式液化空气储能发电系统，其特征在于，它包括液化空气系统、发电系统及蓄热系统三部分；所述液化空气系统由电动机(1)，空气压缩机A(2)，换热器A(3)，空气压缩机B(4)，换热器B(5)，GM制冷机(6)，低温液体膨胀机(7)，液态空气储罐(8)组成；所述发电系统由低温泵(9)，气化换热器(10)，换热器C(11)，透平A(12)，换热器D(13)，透平B(14)，换热器E(15)，透平C(16)，发电机(17)组成；所述蓄热系统由储冷器(18)，循环泵A(19)，储热器(20)，循环泵B(21)组成。

【技术特征摘要】
1.一种非补燃式液化空气储能发电系统，其特征在于，它包括液化空气系统、发电系统及蓄热系统三部分；所述液化空气系统由电动机(1)，空气压缩机A(2)，换热器A(3)，空气压缩机B(4)，换热器B(5)，GM制冷机(6)，低温液体膨胀机(7)，液态空气储罐(8)组成；所述发电系统由低温泵(9)，气化换热器(10)，换热器C(11)，透平A(12)，换热器D(13)，透平B(14)，换热器E(15)...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢英柏，薛晓东，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：新型
国别省市：河北,13