本实用新型专利技术提供的闭式冷电联供储能系统，包括：储能单元，回热单元和释能单元，所述储能单元包括空气囊，压缩机组，空气储罐；所述回热单元包括各级压缩机级间冷却器，冷油箱，热油箱，各级透平膨胀机级间回热器；所述释能单元包括调速阀，透平膨胀机组，减速器，发电机，并网控制柜和冷风空调，整个系统是一个闭式循环系统，不需要外界补给空气，减少了空气干燥净化的流程，设备投资和能耗，同时对外输出冷量，充分利用了膨胀后乏气的冷火用，实现了冷电联供，提高了系统的效率，实现了将不稳定和间歇性的风能转化成稳定的电能和冷量输出。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及能源转换与存储领域，特别涉及一种闭式冷电联供储能系统。
技术介绍
在全球所有的可再生能源中，风能占到了其中的42％。同时，风力发电技术在技术成熟度和经济效益方面，也在各种可再生能源分布式发电技术中占有较大优势，因此它是世界范围内发展速度最快的新能源分布式发电技术。据中国可再生能源工业协会预测，到2020年底，中国风电总装机将超过300GW。然而，由于风能受自然条件如天气、地理位置和气流变化等因素影响，具有很大的不确定性、随机性及间歇性等特点，对电网的调度、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，风电与电网的相容性问题将越发突出，迫切需要可行的解决方案以促进风电的大规模利用。在诸多解决风电并网的方法中，储能技术被公认为是根本解决风电大规模并网问题的主要途径。目前国内工业技术中储能技术主要包括抽水蓄能，压缩空气储能(CAES)，飞轮储能，电磁储能和电化学储能等。其中，压缩空气储能作为一种新型的储能技术，得到了国内外学者越来越广
泛的关注。压缩空气储能技术利用间歇性可再生能源生产的电能驱动压缩机组压缩空气，将电能以高压空气的方式储存起来，当需要电能时，释放高压空气驱动膨胀机做功发电。自从1949年Stal Laval提出利用地下洞穴实现压缩空气储能以来，国内外学者对此开展了大量的研究和实践工作，并已有两座大型电站分别在德国(Huntorf)和美国(McIntosh)投入商业运行。另外日本、意大利、以色列等国也分别有压缩空气储能电站项目正在建设过程中。然而，目前已有的压缩空气储能技术多为开式循环，且不能提供冷量，系统循环效率不高。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种将不稳定和间歇性的风能转化成稳定的电能和冷量输出的闭式冷电联供储能系统。为实现上述目的，本申请采用下述技术方案：一种闭式冷电联供储能系统，包括：储能单元，回热单元和释能单元；所述储能单元包括空气囊(21)、一级压缩机(1)、二级压缩机(2)、三级压缩机(3)和空气储罐(9)；所述回热单元包括一级冷却器(4)、二级冷却器(5)、三级冷却器(6)、冷油箱(8)、热油箱(7)、一级回热器(10)、二级回热器(11)及三级回热器(12)；所述释能单元包括调速阀(13)、一级透平膨胀机(14)、二级透平膨胀机(15)、三级透平膨胀机(16)、减速器(17)、发电机(18)、并网控制柜
(19)和冷风空调(20)；所述空气囊(21)的排气口和所述一级压缩机(1)的进气口相连，所述一级压缩机(1)的排气口和所述一级冷却器(4)的进气口相连，所述一级冷却器(4)的排气口和所述二级压缩机(2)的进气口相连，所述二级压缩机(2)的排气口和所述二级冷却器(5)的进气口相连，所述二级冷却器(4)的排气口和所述三级压缩机(3)的进气口相连，所述三级压缩机(3)的排气口和所述三级冷却器(6)的进气口相连，所述三级冷却器(6)的排气口和所述空气储罐(9)的进气口相连，以构成储能阶段的闭式流道；所述空气储罐(9)的排气口和所述调速阀(13)的进气口相连，所述调速阀(13)的排气口和所述一级透平膨胀机(14)的进气口相连，所述一级透平膨胀机(14)的排气口与所述一级回热器(10)的进气口相连，所述一级回热器(10)的排气口与所述二级回热器(11)的进气口相连，所述二级回热器(11)的排气口与所述二级透平膨胀机(15)的进气口相连，所述二级透平膨胀机(15)的排气口与所述三级回热器(12)的进气口相连，所述三级回热器(12)的排气口和冷风空调(20)的进气口相连，所述冷风空调(20)的排气口和所述空气囊(21)的进气口相连，以上空气流道构成释能阶段的闭式流道；所述冷油箱(8)和热油箱(7)中的导热油在所述一级冷却器(4)、二级冷却器(5)和三级冷却器(6)形成的管程及所述一级透平膨胀机(14)、二级透平膨胀机(15)、三级透平膨胀机(16)形成的管程中做内循环往复流动；所述一级透平膨胀机(14)、二级透平膨胀机(15)、三级透平膨胀机(16)的输出轴通过联轴器和所述减速器(17)的高速轴连接，所述发电机(18)
的输入轴通过联轴器和所述减速器(17)的低速输出轴连接，所述发电机(18)发出的电能通过并网控制柜19输入电网。在一些实施例中，所述空气囊为常压常温储气囊，用以储存干燥洁净的空气。在一些实施例中，所述一级压缩机(1)、二级压缩机(2)、三级压缩机构成的压缩机组为多级离心式压缩机、或者多级轴流式压缩机、或者上述两种结构的任意组合。在一些实施例中，所述一级冷却器(4)、二级冷却器(5)、三级冷却器(6)、一级回热器(10)、二级回热器(11)及三级回热器(12)为管壳式换热器、套管式换热器，板翅式换热器中的任何一种。在一些实施例中，所述冷油箱(8)和热油箱(7)均为常压油箱，内存有储热介质导热油。在一些实施例中，所述调速阀为单个节流阀或者由多个节流阀并联。在一些实施例中，所述一级透平膨胀机(14)、二级透平膨胀机(15)、三级透平膨胀机(16)构成的透平膨胀机组为多级径轴流式膨胀机、或者多级轴流式膨胀机、或者上述两种结构的任意组合。在一些实施例中，所述减速器(17)为多级平行轴结构或者多级行星齿轮结构。在一些实施例中，所述冷风空调(20)中的换热结构是绕管式、或者翅片式；介质是风—风式、或者风—水式、或者上述两种结构的任意组合。在一些实施例中，所述空气储罐(9)中的高压空气压力为3～10MPa，排气流量为6000～100000Nm3/h，每一级膨胀气体回热后温度为80～120℃，末级排气温度为-5～10℃；系统装机发电量为0.5～10MW，输出冷量为
20～400KW。本技术采用上述技术方案，其有益效果在于：本技术提供的闭式冷电联供储能系统，包括：储能单元，回热单元和释能单元，所述储能单元包括空气囊，压缩机组，空气储罐；所述回热单元包括各级压缩机级间冷却器，冷油箱，热油箱，各级透平膨胀机级间回热器；所述释能单元包括调速阀，透平膨胀机组，减速器，发电机，并网控制柜和冷风空调，整个系统是一个闭式循环系统，不需要外界补给空气，减少了空气干燥净化的流程，设备投资和能耗，同时对外输出冷量，充分利用了膨胀后乏气的冷火用，实现了冷电联供，提高了系统的效率，实现了将不稳定和间歇性的风能转化成稳定的电能和冷量输出。附图说明图1为本技术提供的闭式冷电联供储能系统的结构示意图。其中：一级压缩机(1)、二级压缩机(2)、三级压缩机(3)、一级冷却器(4)、二级冷却器(5)、三级冷却器(6)、热油箱(7)、冷油箱(8)、空气储罐(9)、三级回热器(10)、二级回热器(11)、一级回热器(12)、调速阀(13)、一级透平膨胀机(14)、二级透平膨胀机(15)、三级透平膨胀机(16)、减速器(17)、发电机(18)、并网控制柜(19)、冷风空调(20)、空气囊(21)。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似
功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种闭式冷电联供储能系统，其特征在于，包括：储能单元，回热单元和释能单元；所述储能单元包括空气囊(21)、一级压缩机(1)、二级压缩机(2)、三级压缩机(3)和空气储罐(9)；所述回热单元包括一级冷却器(4)、二级冷却器(5)、三级冷却器(6)、冷油箱(8)、热油箱(7)、一级回热器(10)、二级回热器(11)及三级回热器(12)；所述释能单元包括调速阀(13)、一级透平膨胀机(14)、二级透平膨胀机(15)、三级透平膨胀机(16)、减速器(17)、发电机(18)、并网控制柜(19)和冷风空调(20)；所述空气囊(21)的排气口和所述一级压缩机(1)的进气口相连，所述一级压缩机(1)的排气口和所述一级冷却器(4)的进气口相连，所述一级冷却器(4)的排气口和所述二级压缩机(2)的进气口相连，所述二级压缩机(2)的排气口和所述二级冷却器(5)的进气口相连，所述二级冷却器(4)的排气口和所述三级压缩机(3)的进气口相连，所述三级压缩机(3)的排气口和所述三级冷却器(6)的进气口相连，所述三级冷却器(6)的排气口和所述空气储罐(9)的进气口相连，以构成储能阶段的闭式流道；所述空气储罐(9)的排气口和所述调速阀(13)的进气口相连，所述调速阀(13)的排气口和所述一级透平膨胀机(14)的进气口相连，所述一级透平膨胀机(14)的排气口与所述一级回热器(10)的进气口 相连，所述一级回热器(10)的排气口与所述二级回热器(11)的进气口相连，所述二级回热器(11)的排气口与所述二级透平膨胀机(15)的进气口相连，所述二级透平膨胀机(15)的排气口与所述三级回热器(12)的进气口相连，所述三级回热器(12)的排气口和冷风空调(20)的进气口相连，所述冷风空调(20)的排气口和所述空气囊(21)的进气口相连，以上空气流道构成释能阶段的闭式流道；所述冷油箱(8)和热油箱(7)中的导热油在所述一级冷却器(4)、二级冷却器(5)和三级冷却器(6)形成的管程及所述一级透平膨胀机(14)、二级透平膨胀机(15)、三级透平膨胀机(16)形成的管程中做内循环往复流动；所述一级透平膨胀机(14)、二级透平膨胀机(15)、三级透平膨胀机(16)的输出轴通过联轴器和所述减速器(17)的高速轴连接，所述发电机(18)的输入轴通过联轴器和所述减速器(17)的低速输出轴连接，所述发电机(18)发出的电能通过并网控制柜（19）输入电网。...
【技术特征摘要】
1.一种闭式冷电联供储能系统，其特征在于，包括：储能单元，回热单元和释能单元；所述储能单元包括空气囊(21)、一级压缩机(1)、二级压缩机(2)、三级压缩机(3)和空气储罐(9)；所述回热单元包括一级冷却器(4)、二级冷却器(5)、三级冷却器(6)、冷油箱(8)、热油箱(7)、一级回热器(10)、二级回热器(11)及三级回热器(12)；所述释能单元包括调速阀(13)、一级透平膨胀机(14)、二级透平膨胀机(15)、三级透平膨胀机(16)、减速器(17)、发电机(18)、并网控制柜(19)和冷风空调(20)；所述空气囊(21)的排气口和所述一级压缩机(1)的进气口相连，所述一级压缩机(1)的排气口和所述一级冷却器(4)的进气口相连，所述一级冷却器(4)的排气口和所述二级压缩机(2)的进气口相连，所述二级压缩机(2)的排气口和所述二级冷却器(5)的进气口相连，所述二级冷却器(4)的排气口和所述三级压缩机(3)的进气口相连，所述三级压缩机(3)的排气口和所述三级冷却器(6)的进气口相连，所述三级冷却器(6)的排气口和所述空气储罐(9)的进气口相连，以构成储能阶段的闭式流道；所述空气储罐(9)的排气口和所述调速阀(13)的进气口相连，所述调速阀(13)的排气口和所述一级透平膨胀机(14)的进气口相连，所述一级透平膨胀机(14)的排气口与所述一级回热器(10)的进气口 相连，所述一级回热器(10)的排气口与所述二级回热器(11)的进气口相连，所述二级回热器(11)的排气口与所述二级透平膨胀机(15)的进气口相连，所述二级透平膨胀机(15)的排气口与所述三级回热器(12)的进气口相连，所述三级回热器(12)的排气口和冷风空调(20)的进气口相连，所述冷风空调(20)的排气口和所述空气囊(21)的进气口相连，以上空气流道构成释能阶段的闭式流道；所述冷油箱(8)和热油箱(7)中的导热油在所述一级冷却器(4)、二级冷却器(5)和三级冷却器(6)形成的管程及所述一级透平膨胀机(14)、二级透平膨胀机(15)、三级透平膨胀机(16)形成的管程中做内循环往复流动；所述一级透平膨胀机(...
【专利技术属性】
技术研发人员：季伟，孙郁，张武，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11
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