一种高效储能发电方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高效储能发电方法及系统，将液态空气经气化后产生的低温高压气体，送入气体混合引流器（7），利用科恩达效应，带动气体混合引流器（7）中的其他气体，形成更大的气流，进入膨胀机（9）进行膨胀，从而驱动发电机（10）发电。本发明专利技术充分利用流体力学的技术，大大提高了液态空气气化效率、液态空气利用效率、环境能量利用效率，降低了气体输送动力成本。

High efficiency energy storage power generation method and system

The invention discloses a high-efficiency energy storage system and power generation method, low temperature and high pressure gas liquid air gasified gas mixture into the drainage device (7), using the Coanda effect, driven by the mixed gas drainage device (7) other gas, gas is formed larger, into the expander (9) for the expansion, so as to drive the generator (10) generation. The invention fully utilizes the technology of fluid mechanics, greatly improves the efficiency of liquid air gasification, the utilization efficiency of liquid air and the utilization efficiency of environmental energy, and reduces the power cost of gas transportation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及储存能量以及用储存的能量发电的领域，特别是一种高效的储能发电的方法和系统。
技术介绍
新能源的研发、存储和利用是当今社会重点解决的问题，目前储能方式主要分为三类：机械储能、电磁储能、电化学储能。储能技术主要分为物理储能(如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池)和电磁储能(如超导电磁储能、超级电容器储能等)三大类。根据各种储能技术的特点，飞轮储能、超导电磁储能和超级电容器储能适合于需要提供短时较大的脉冲功率场合，如应对电压暂降和瞬时停电、提高用户的用电质量，抑制电力系统低频振荡、提高系统稳定性等，不适用于日常用电；而抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能适合于系统调峰、大型应急电源、可再生能源并入等大规模、大容量的应用场合。抽水储能受地理条件限制、资源限制和规模限制，同样不适于日常用电；电化学电池储能主要问题在于虽然单位储能大，但不环保、使用期内电池性能衰变、整体成本高、技术并不成熟，难于大规模推广应用，中国电力科学研究院的2011年，国家风光储输示范工程（一期）实际运行效果已说明问题；而传统压缩空气储能需要耗费大量额外能源，本身能源转换效率不能大幅提高，仅在1978年德国和1991年美国大规模单项应用过，不见国际上再有应用。目前最成熟的大规模储能方式是抽水蓄能，它需要配建上、下游两个水库。在负荷低谷时段抽水蓄能设备处于电动机工作状态，将下游水库的水抽到上游水库保存，在负荷高峰时设备处于发电机工作状态，利用储存在上游水库中的水发电。其能量转换效率在70%到75%左右。但由于受建站选址要求高、建设周期长和动态调节响应速度慢等因素的影响，抽水储能技术的大规模推广应用受到一定程度的限制。目前全球抽水储能电站总装机容量9000万千瓦，约占全球发电装机容量的3%。压缩空气储能是另一种能实现大规模工业应用的储能方式。利用这种储能方式，在电网负荷低谷期将富余电能用于驱动空气压缩机，将空气高压密封在山洞、报废矿井和过期油气井中；在电网负荷高峰期释放压缩空气推动燃汽轮机发电。由于具有效率高、寿命长、响应速度快等特点，且能源转化效率较高（约为75%左右），因而压缩空气储能是具有发展潜力的储能技术之一。但受地理条件限制。近年来，国内外学者发展了液态空气储能发电系统。当需要储存能量时，液态空气储能发电系统首先将常温的空气进行压缩液化，进行储能；在需要释放能量时，通过对液态空气升温加压，液态空气通过膨胀机膨胀产生气体，驱动发电机进行发电，实现能量输出。液态空气储能发电系统由于采用常压液态空气储存，储能密度较高，无污染。但是，现有的液态空气储能发电系统都是采用热交换的方式，主要是利用液态空气膨胀后得到的气体驱动发电机做功，存在效率低、系统复杂度高、体积大等缺陷。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，设计了一种高效储能发电方法和系统。本专利技术的目的是针对解决现有液态空气储能发电系统效率低、系统复杂度高、体积大等问题，利用空气动力学原理，提出一种高效储能发电方法和系统，在储能发电系统中增加射流泵、空气放大器以及气流补熵升温部件，使得液态空气膨胀得到的气体，能够带动是其10倍-100倍的气体驱动膨胀机做功，从而大大提高了系统效率。实现上述目的本专利技术的技术方案为：一种高效储能发电方法，应用于液态空气储能发电系统，其特征在于，将液态空气经气化后产生的低温高压气体，送入气体混合引流器（7），利用科恩达效应，带动气体混合引流器（7）中的其他气体，形成更大的气流，进入膨胀机（9）进行膨胀，从而驱动发电机（10）发电。优选地，所述气体混合引流器（7）中的其他气体是由气体膨胀段（20）、热交换器（21）、气体收缩段（24）提供的，其中，输入系统中的气体首先进入气体膨胀段（20），气体的横截面增加，流速减慢，压力减小，温度降低，然后气体进入热交换器（21）中补热，升温，升压，其后气体进入气体收缩段（24），气体的横截面减小，密度增加，压力增加，流速增加，最后由气体收缩段（24）将升温增压后的气体送入气体混合引流器（7）。优选地，所述液态空气首先由超低温高压液体泵（2），加压抽送至射流引流器（3），液态空气在射流引流器（3）中喷射带动所述射流引流器（3）中输入的气体流动，形成超低温高压气液混合物质，输送至高压气化蒸发器（5）进行气化。优选地，所述射流引流器（3）中输入的气体由气体收缩段（24）提供。优选地，经膨胀机（9）排出的乏气与经空气过滤器（11）输入到系统内的气体，只有1/100-1/10的比例被输送到空气液化装置（13）用于产生液态空气，其余的气体被输送到气体膨胀段（20）。本专利技术还提供一种高效储能发电系统，包括超低温液态空气储液罐（1），气体混合引流器（7），膨胀机（9），发电机（10），其特征在于，所述超低温液态空气储液罐（1），用于存储液态空气；所述气体混合引流器（7），用于利用科恩达效应，使输入的由液态空气气化后产生的低温高压气体，带动其内部的其他气体，形成更大的气流；所述膨胀机（9），用于对气体混合引流器（7）输出的气流进行膨胀；所述发电机（10），用于使用经膨胀机（9）膨胀的气体驱动发电。优选地，所述系统还包括气体膨胀段（20）、热交换器（21）、气体收缩段（24），所述气体膨胀段（20），用于使输入系统的气体的横截面增加，流速减慢，压力减小，温度降低，此后将气体送入热交换器（21）；所述热交换器（21），用于将输入的气体补热，升温、升压，此后将气体送入气体收缩段（24）；所述气体收缩段（24），用于使输入的气体横截面减小，密度增加，压力增加，流速增加，此后将气体送入气体混合引流器（7）。优选地，所述系统还包括超低温高压液体泵（2）、射流引流器（3）、高压气化蒸发器（5），所述超低温高压液体泵（2），用于将所述超低温液态空气储液罐（1）中的液态空气加压抽送至射流引流器（3）；所述射流引流器（3），用于使喷射的液态空气带动输入其内部的气体流动，形成超低温高压气液混合物质，输送至高压气化蒸发器（5）；所述高压气化蒸发器（5），用于对输入的超低温高压气液混合物质进行气化。优选地，所述射流引流器（3）中输入的气体由气体收缩段（24）提供。优选地，所述系统还包括空气过滤器（11），空气液化装置（13），所述空气过滤器（11），用于过滤输入到系统内的气体中的杂质、水分；所述空气液化装置（13），用于对经膨胀机（9）排出的乏气与经空气过滤器（11）输入到系统内的气体的1/100-1/10，进行液化，产生液态空气；所述气体膨胀段（20），还用于接收经膨胀机（9）排出的乏气与经空气过滤器（11）输入到系统内的气体中，除去输送到空气液化装置（13）后余下的部分空气。本专利技术的高效储能发电方法和系统，充分利用流体力学的技术，大大提高了液态空气气化效率、液态空气利用效率、环境能量利用效率，降低了气体输送动力成本。附图说明图1是本专利技术所述高效储能发电系统的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效储能发电方法，应用于液态空气储能发电系统，其特征在于，将液态空气经气化后产生的低温高压气体，送入气体混合引流器（7），利用科恩达效应，带动气体混合引流器（7）中的其他气体，形成更大的气流，进入膨胀机（9）进行膨胀，从而驱动发电机（10）发电。

【技术特征摘要】
1.一种高效储能发电方法，应用于液态空气储能发电系统，其特征在于，将液态空气经气化后产生的低温高压气体，送入气体混合引流器（7），利用科恩达效应，带动气体混合引流器（7）中的其他气体，形成更大的气流，进入膨胀机（9）进行膨胀，从而驱动发电机（10）发电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体混合引流器（7）中的其他气体是由气体膨胀段（20）、热交换器（21）、气体收缩段（24）提供的，其中，输入系统中的气体首先进入气体膨胀段（20），气体的横截面增加，流速减慢，压力减小，温度降低，然后气体进入热交换器（21）中补热，升温，升压，其后气体进入气体收缩段（24），气体的横截面减小，密度增加，压力增加，流速增加，最后由气体收缩段（24）将升温增压后的气体送入气体混合引流器（7）。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述液态空气首先由超低温高压液体泵（2），加压抽送至射流引流器（3），液态空气在射流引流器（3）中喷射带动所述射流引流器（3）中输入的气体流动，形成超低温高压气液混合物质，输送至高压气化蒸发器（5）进行气化。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述射流引流器（3）中输入的气体由气体收缩段（24）提供。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，经膨胀机（9）排出的乏气与经空气过滤器（11）输入到系统内的气体，只有少部分被输送到空气液化装置（13）用于产生液态空气，其余大部分气体被输送到气体膨胀段（20）。
6.一种高效储能发电系统，包括超低温液态空气储液罐（1），气体混合引流器（7），膨胀机（9），发电机（10），其特征在于，
所述超低温液态空气储液罐（1），用于存储液态空气；
所述气体混合引流器（7），用于利用科恩达效应，使输入的由液态空气气化后产生的低温高压气体，带动其内部的其他气体，形成更大的气流；
所述膨胀机（9），用...

【专利技术属性】
技术研发人员：苟仲武，
申请(专利权)人：苟仲武，
类型：发明
国别省市：北京;11