液态空气储能系统技术方案

本发明专利技术提供一种液态空气储能系统，其包括依次顺序连接的压缩机组、第一低温换热器、节流阀、液体储罐、低温泵、第二低温换热器及膨胀机组，所述第一低温换热器和所述第二低温换热器之间通过储存单温区液体预冷工质的蓄冷器实现连接，形成所述单温区液体预冷工质以液相循环流动、换热和储存的通道。所述液态空气储能系统采用宽温区单一液体预冷工质，以低温换热器作为冷量交换设备，可在低温换热器内部实现非常小的传热温差，减小传热过程中损失，从而有利于提高系统储能效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源储存
，尤其涉及一种采用宽温区单一液体预冷工质的液态空气储能系统。
技术介绍
能源是人类生存的物质基础，人类社会的发展离不开能源，但由于对不可再生能源——化石能源的严重依赖，人类未来将面临资源耗尽和环境问题，因此大力发展可再生能源是解决的途径之一。目前风能、太阳能是技术上较为成熟的新能源形式，但其具有间歇性和不稳定性的特点，例如在弱风时风力发电不足，太阳能在阴雨天气和夜晚无法使用，因此需要电力储能技术对能量进行存储，提供电力系统供电的稳定性。目前技术上可行的大规模储能技术包括抽水蓄能、电池储能、压缩空气储能等。抽水蓄能需要建设大坝，易对生态造成一定影响，并且水电站建设周期长和初期投资大。电池储能虽然能量密度高，但储能量小、循环寿命短、单位成本高，生产和后处理过程会造成环境污染。传统的压缩空气储能系统则不是一套独立的技术，需与燃气轮机电站配套使用，当处于电力低谷时，利用多余电量将空气压缩至地下洞穴或废弃洞井中进行存储，完成储能阶段；当处于电力高峰时，高压空气被释放出来，进入燃气轮机燃烧室与燃料混合燃烧，然后驱动透平机组发电，完成释能阶段。但传统压缩空气储能系统需受特定的地理条件限制，并且依赖化石燃料燃烧提供热量，导致大量废气排放。国内外学者对其进行研究改进，提出多种非补燃形式，通过回收储存利用压缩过程产生的压缩热，在膨胀过程中使用，但其依然存在储能密度低，需要克服大容积储气<br>室的不足之处。近些年来，国内外学者相继开展液态空气储能技术的研究，空气以液态形式存储于储罐中，不受地理环境限制，能量密度大。但时，目前提出的液化方案中，一般蓄冷装置中采用石子、混凝土等固体作为填充床来储存冷量，由于固体介质的不可逆传热损失过大，导致蓄冷效率无法满足整体液化要求。
技术实现思路
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和问题，本专利技术提供一种采用宽温区单一液体预冷工质的液态空气储能系统。一种液态空气储能系统，其包括依次顺序连接的压缩机组、第一低温换热器、节流阀、液体储罐、低温泵、第二低温换热器及膨胀机组，所述第一低温换热器和所述第二低温换热器之间通过储存单温区液体预冷工质的蓄冷器实现连接，形成所述单温区液体预冷工质以液相循环流动、换热和储存的通道。本专利技术一较佳实施方式中，所述压缩机组包括多台串联的压缩机，所述膨胀机组包括多台串联的膨胀机。本专利技术一较佳实施方式中，所述蓄冷器包括第一储罐和第二储罐，所述第一储罐和所述第二储罐之间通过低温管道连接。本专利技术一较佳实施方式中，所述液体预冷工质液相温区为300K-77K。本专利技术一较佳实施方式中，所述预冷工质第一储罐和第二储罐均为单个储罐，所述第一低温换热器和第二低温换热器均为单个换热器。所述液体储罐的气体侧、所述第一低温换热器组及所述压缩机组通过低温管道连通形成低温空气返流通道。所述单温区液体预冷工质以显热形式储存冷量。所述第一低温换热器、所述第二低温换热器及所述蓄冷器通过低温管道连通。本专利技术一较佳实施方式中，所述液体储罐的气体侧、所述第一低温换热器组及所述压缩机组通过低温管道连通形成低温空气返流通道。由此，所述液态空气储能系统在液化过程(即储能阶段)得到的液态空气作为做功工质，在膨胀过程(即释能阶段)返流重新将冷量释放给系统，并由单温区液体预冷工质回收，将冷量反馈给液化过程，即可通过提高蓄冷器效率来达到提高整体系统效率的目的；同时，由于单温区液体预冷工质在宽温区下进行热量吸收与冷量回收，从而可以有效降低第一低温换热器和第二低温换热器的使用成本。相对于现有技术，本专利技术提供的液态空气储能系统采用宽温区单一液体预冷工质，以低温换热器作为冷量交换设备，可在低温换热器内部实现非常小的传热温差，减小传热过程中损失，从而有利于提高系统储能效率。附图说明图1为本专利技术提供的低温液态空气储能系统的组成示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。以上仅为本专利技术的优选实施例，并非因此限制本专利技术的专利范围，凡是利用本专利技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
，均同理包括在本专利技术的专利保护范围内。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，本专利技术一较佳实施例提供一种液态空气储能系统，其包括依次顺序连接的压缩机组10、第一低温换热器20、节流阀30、液体储罐40、低温泵50、第二低温换热器60及膨胀机70，所述第一低温换热器20和所述第二低温换热器60之间通过储存单温区液体预冷工质的蓄冷器80实现连接，形成所述单温区液体预冷工质以液相循环流动、换热和储存的通道。所述压缩机组10包括多台串联的压缩机11，所述膨胀机组70包括多台串联的膨胀机71。本实施例中，所述压缩机11和所述膨胀机71均为螺杆式、活塞式或离心式。本实施例中，所述第一低温换热器20和所述第二低温换热器60均为翅板式低温换热器或绕管式低温换热器。由此，可以利用所述第一低温换热器20和所述第二低温换热器60的大换热面积来实现小温差高效换热。所述蓄冷器80包括第一储罐81和第二储罐82，所述第一储罐81和所述第二储罐82内均储存以显热形式储存冷量的所述单温区液体预冷工质。本实施例中，所述第一储罐81和所述第二储罐82之间通过低温管道连接。具体地，所述第一低温换热器20、所述第一储罐81、所述第二储罐82及所述第二低温换热器60通过低温管道依次顺序连接，由此，所述第一低温换热器20、所述第一储罐81、所述第二储罐82及所述第二低温换热器60即共同连通形成所述单温区液体预冷工质以液相循环流动、换热和储存的通道。进一步地，可通过泵或氮气加压使所述单温区液体预冷工质在所述第一储罐81和所述第二储罐82之间流动。本实施例中，所述液体储罐80的气体侧、所述第一低温换热器20及所述压缩机组10通过低温管道连通形成低温空气返流通道。具体地，低温管道从所述液体储罐80的气体侧将低温空气导出，通过所述第一低温换热器20后返回所述压缩机组10。优选地，低温空气返回所述压缩机组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液态空气储能系统，其特征在于，包括依次顺序连接的压缩机组、第一低温换热器、节流阀、液体储罐、低温泵、第二低温换热器及膨胀机组，所述第一低温换热器和所述第二低温换热器之间通过储存单温区液体预冷工质的蓄冷器实现连接，形成所述单温区液体预冷工质以液相循环流动、换热和储存的通道。

【技术特征摘要】
1.一种液态空气储能系统，其特征在于，包括依次顺序连接的压缩机组、
第一低温换热器、节流阀、液体储罐、低温泵、第二低温换热器及膨胀机组，
所述第一低温换热器和所述第二低温换热器之间通过储存单温区液体预冷工质
的蓄冷器实现连接，形成所述单温区液体预冷工质以液相循环流动、换热和储
存的通道。
2.如权利要求1所述的低温液态空气储能系统，其特征在于，所述压缩机
组包括多台串联的压缩机，所述膨胀机组包括多台串联的膨胀机。
3.如权利要求1所述的低温液态空气储能系统，其特征在于，所述蓄冷器
包括第一储罐和第二储罐，所述第一储罐和所述第二储罐之间通过低温管道连
接。
4.如权利要求1所述的低温液态空气储能系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊杰，邓章，王思贤，杨鲁伟，李路遥，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11