本发明专利技术公开了基于热泵技术和压缩空气蓄电技术的热电冷三联供系统。属于能源利用领域,该系统包括由包括压缩空气储电子系统、废热回收子系统、废热储存子系统、废热反馈子系统和废热应用子系统；其中，废热回收子系统的冷却器连接在压缩空气储电子系统的压缩机和高压储气罐之间；废热反馈子系统的预热器连接在压缩空气储电子系统的高压储气罐和膨胀机之间；废热储存子系统的储水罐连接在废热回收子系统和废热反馈子系统之间，废热反馈子系统还与废热应用子系统相连。本系统提高了能量的利用效率，大幅度的增加了供热面积，并能在需要供冷时提供免费的冷水，有效的降低了运行成本，因此具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能源利用领域，涉及一种基于压缩空气储电和废热利用技术的热电 冷三联供系统及方法，尤其适用于热源比较紧缺的地区或电网峰谷差较大地区。
技术介绍
在我国电网中，相当大比例的机组为热电联产机组，为了保证供热需求，这些机组 采用"以热定电"的方式运行，造成电网的调节能力降低，在电力需求低谷期造成了大量发 电能力的过剩和浪费，在电力需求高峰期又不得不在用电高峰时段限制用电。同时由于风 电，太阳能光伏发电的电源输出功率具有随机性，波动范围大，变化频繁，导致其输入电 网时对电网产生很大冲击，为了保护大电网的安全可靠，很多地方对风力发电和太阳能光 伏发电上网进行了限制，严重的阻碍了新能源的应用。压缩空气储电系统由于其具有在电 力负荷需求低谷期吸纳多余发电能力，高峰期向电网馈电的能力，以及将风电和光伏发电 等不稳定电力供应大规模长时间聚集储存，然后将其以指定的功率输入电网的能力，解决 了风电等冲击电网的难题，因此具有广泛的应用前景。 压缩空气储电系统的工作原理如下：在储能时，通过压缩机将空气从常温常压的 状态压缩为高温高压的状态，储存于储气罐中，这个过程中消耗了电力。在放能时，高压缩 空气从储气罐中流出，推动膨胀机做功，变为常压的空气，膨胀机将压缩空气的压力能转化 为输出机械能输出，带动电动机将机械能转化为电能输入给电网。 由于压缩空气储电技术包括电能转换为机械能储存，再将机械能转化为电能等 多个能量转换过程，会产生大量的热能。通常空气从大气环境下被压缩至高压储气状态 (5_20MPa)的压缩过程会采用多级压缩的方式，在空气压缩过程中，会产生大量废热，压缩 机排气温度会比较高，为了提高压缩效率需要在压缩的若干级间设置级间冷却器以降低进 入下一级压缩机的气体温度。而在空气膨胀过程中为了提高膨胀效率，需要对空气进行预 热，因此压缩空气储电系统会回收压缩产生的废热进行储存，供膨胀时预热使用。然而由于 过程的不可逆性和损失，仍然后产生大量的废热存在。目前国际上压缩空气储电系统的电 能转换效率（输出的电量除以输入的电量）一般为35%-65%之间，其余电能转换为不同 品位的废热能，目前对于这部分废热能还没有很好的利用途径。 同时在我国北方地区集中供热比较高效的方式包括热电联供热，水（地）源热栗 供热等方式。随着城市的发展和燃煤锅炉的取缔，热电联产供热热量缺口越来越大。水 (地）源热栗供热是热电联产的重要补充，然而（地）源热栗供热对于地质条件要求较高， 只能在条件适合的地方应用。部分电力峰谷差较大的地区在采用低谷期电锅炉供热的方 式，这种方式将高品位的电能直接转换为低品位的热能，能量利用效率较低，供热成本较 尚。 因此回收利用压缩空气储电过程中产生的大量废热进行供热或供冷，不仅提高了 能量转换效率，而且供热成本较低，对环境没有特殊需求，具有广泛的应用前景。 压缩空气过程中产生大量的废热，这些废热温度较高，例如，典型的级间预热器出 口的水温通常为115°C，而供热所需水温通常为60°C，直接将级间预热器出口的水用于供 热能利用的温降115°C至65°C (5°C的传热温差），共50°C温降，65°C的冷却水还需要通过冷 却塔等方式进一步散热降温至30°C (受环境温度/湿度限制）左右才能用于压缩空气的级 间冷却，而且30°C左右的冷却水温仍然偏高。因此直接采用这些废热供热会造成大量的能 源浪费。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提出一种基于热栗技术和压缩空气蓄电技术的热电冷三联 供系统。本系统不仅能够提高能源利用效率，大幅减少运行成本，还使得压缩空气储电转换 效率提尚。 本专利技术提出的一种基于热栗技术和压缩空气蓄电技术的热电冷三联供系统，其特 征在于，该系统包括由包括多个压缩机、高压储气罐、多个膨胀机组成的压缩空气储电子系 统，由冷却器组成的废热回收子系统，由多个储水罐构成的废热储存子系统，预热器构成的 废热反馈子系统，由包括吸收式热栗，换热器，冷却装置组成的废热应用子系统；其中，废热 回收子系统的冷却器连接在压缩空气储电子系统的压缩机和高压储气罐之间；废热反馈子 系统的预热器连接在压缩空气储电子系统的高压储气罐和膨胀机之间；废热储存子系统的 储水罐连接在废热回收子系统和废热反馈子系统之间，废热反馈子系统还与废热应用子系 统相连。 本专利技术的特点及有益效果： 采用热栗技术深度利用压缩空气储电过程中产生的废热，不仅能够提高能源利用 效率，大幅减少运行成本，增加供热/供冷面积，而且还进一步降低了用于冷却压缩空气的 水温，使得压缩空气储电转换效率提高。 采用本专利技术的技术方案，可以利用的热量为115°C至25°C之间，共90°C的温降，大 幅的提升了供热能力，而且使得冷却水温降低至25°C，提高了空气压缩过程的冷却效率。【附图说明】 图1为本专利技术的系统结构示意图； 图2为本专利技术的系统实施例总体结构及典型的工作流程示意图； 图3为本实施例中级间冷却器的不同组合形式，其中，（a)为级间冷却器并联形 式，（b)为级间冷却器串联形式； 图4为本实施例中级间废热器的不同组合形式，其中，（a)为级间预热器并联形 式，（b)为级间预热器串联形式； 图5为本实施例中直接采用废热进行供热的形式。 图中各设备的标号如下： 1-压缩机 2-级间冷却器 3-压缩机 4-级间冷却器 5-压缩机 6-级间冷却器 7-储气罐 8-级间预热器 9-膨胀机 10-级间预热器11-膨胀机12-级间预热器 13-膨胀机14-高温蓄热罐15-低温蓄热罐16-吸收式热栗的发生器 17-吸收式热栗的蒸发器18-吸收式热栗的冷凝器19-换热器20-冷却器 21，22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 32, 33-阀门 30-热水驱动型吸收式热栗，34-换 热器【具体实施方式】 基于热栗技术和压缩空气蓄电技术的热电冷三联供系统结合附图及实施例进一 步说明如下： 本专利技术提出的基于热栗技术和压缩空气蓄电技术的热电冷三联供系统，如图1所 示，该系统包括由包括多个压缩机、高压储气罐、多个膨胀机组成的压缩空气储电子系统 I，由冷却器组成的废热回收子系统II，由多个储水罐构成的废热储存子系统III，预热器构 成的废热反馈子系统IV，由包括吸收式热栗，换热器，冷却装置组成的废热应用子系统V五 个子系统；其中，废热回收子系统II的冷却器连接在压缩空气储电子系统I的压缩机和高 压储气罐之间；废热反馈子系统IV的预热器连接在压缩空气储电子系统I的高压储气罐和 膨胀机之间；废热储存子系统III的储水罐连接在废热回收子系统和废热反馈子系统IV之 间，废热反馈子系统IV还与废热应用子系统V相连。 本专利技术的工作原理：当电力需求低谷期时，来自电网的电力驱动压缩空气储电系 统I的压缩机将空气进行压缩，压缩过程中产生的废热被废热回收子系统回收II，并进入 废热储存子系统III中进行储存。当电力需求高峰期时，通过废热反馈子系统IV对膨胀的空 气进行预热，提高电力转换效率；多余的废热进入废热应用子系统V中用于建筑的供热或 供冷。由于废热应用子系统中采用了热栗技术，因此相对于直接利用废热供热的方式，通过 这种方式提高了当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于热泵技术和压缩空气蓄电技术的热电冷三联供系统，其特征在于，该系统包括由包括多个压缩机、高压储气罐、多个膨胀机组成的压缩空气储电子系统，由冷却器组成的废热回收子系统，由多个储水罐构成的废热储存子系统，预热器构成的废热反馈子系统，由包括吸收式热泵，换热器，冷却装置组成的废热应用子系统；其中，废热回收子系统的冷却器连接在压缩空气储电子系统的压缩机和高压储气罐之间；废热反馈子系统的预热器连接在压缩空气储电子系统的高压储气罐和膨胀机之间；废热储存子系统的储水罐连接在废热回收子系统和废热反馈子系统之间，废热反馈子系统还与废热应用子系统相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：唐道轲，张军，卢强，陈来军，梅生伟，
申请(专利权)人：北京中科华誉能源技术发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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