等温压缩空气储能系统技术方案

本实用新型专利技术涉及压缩空气储能，提供一种等温压缩空气储能系统，包括进气总阀以及压缩膨胀组件，还包括储液容器、U型管组以及涡流管，储液容器内填充有液体且液面与储液容器的内壁之间形成空气腔，涡流管一端与压缩膨胀组件连通，另一端伸入储液容器的液体内，且涡流管伸入液体内的端部设置有若干气孔，U型管组的顶端封闭且设置有第一管口与第二管口，第一管口与第二管口均连通至储液容器的底端，且U型管组设置有靠近第一管口处的第一控制阀以及靠近第二管口处的第二控制阀。本实用新型专利技术中随着气泡的涌入而升高，致使液体的蒸汽分压升高，潜热的蓄存能力增强，吸收部分压缩机排热并以潜热的形式储存，不但使得整个储能系统的储能较强，而且可靠性比较高。

【技术实现步骤摘要】
等温压缩空气储能系统
本技术涉及压缩空气储能，尤其涉及一种等温压缩空气储能系统。
技术介绍
21世纪，随着传统能源资源的日渐减少和可再生能源利用技术的日趋成熟，社会对于能源可持续利用的需求日益增强。诸如光伏、风力等可再生能源，其本质上显著的不稳定性，使得用户的用能需求难以直接通过可再生能源获得满足。因此，急需储能辅助其实现能量的富集与存储技术，以便于用户使用。已有的储能技术与装备有抽水蓄能、液流电池、锂电池、飞轮储能、超导电磁储能和压缩空气或液态空气储能技术等，总体上可分为机械储能、化学储能和电磁储能。相较于机械储能，化学储能存在污染环境的风险，电磁储能成本较为高昂，因此目前应用价值较低。机械储能技术中，压缩空气储能技术相比于抽水蓄能受地理条件限制较少，比飞轮储能在更大的时间尺度上可以实现持续释能，因而具有更大的市场潜力。现有的压缩空气储能主要技术包括传统的压缩空气储能技术(其中，投入商业运营的有德国的Huntorf电站和美国的McIntosh电站)、绝热压缩空气储能技术和等温压缩空气储能技术。绝热压缩空气储能系统将升压储气时产生的压缩热，存储于蓄热部件当中，在系统释能阶段用于预热膨胀机进气，此种技术为提高储能密度，采用高温高压的储气和储热容器，系统的建设成本较高，至今未有投入商业运营的案例；另外，随着时间的推移，蓄热介质的内部换热会造成较大的熵增，从而导致系统能量损失，在气体膨胀释能阶段蓄热部件供热往往不能满足预定要求，因而循环效率较低。等温压缩空气储能系统，理论上具有更高的储能密度，在气体膨胀和压缩过程中能更好地利用热能，更为显著的特点是，它具有利用低品位热量的潜力，但是目前的等温压缩空气储能系统由于储能阶段压缩功损失严重与释能阶段能量转换效率不高，在实验条件下循环效率较低，仍在研发中，距离实现应用还存在诸多困难。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种等温压缩空气储能系统，旨在为进一步提高系统释能阶段膨胀机的热效率，改善系统性能。本技术是这样实现的：本技术实施例提供一种等温压缩空气储能系统，包括进气总阀以及与所述进气总阀连通的压缩膨胀组件，还包括储液容器、U型管组以及涡流管，所述储液容器内填充有液体且液面与所述储液容器的内壁之间形成空气腔，所述涡流管一端与所述压缩膨胀组件连通，另一端伸入所述储液容器的液体内，且所述涡流管伸入所述液体内的端部设置有若干气孔，所述U型管组的两个顶端均为闭口结构且设置有第一管口与第二管口，所述第一管口与所述第二管口均连通至所述储液容器的底端，且所述U型管组设置有靠近所述第一管口处的第一控制阀以及靠近所述第二管口处的第二控制阀。进一步地，所述U型管组上还开设有排液口，所述排液口位于所述第一控制阀与所述第二控制阀的上方且连通有供液体通过的导液管。进一步地，还包括旋风腔，所述导液管连通所述旋风腔，且所述导液管于连通所述旋风腔的端口处设置有喷嘴。进一步地，所述U型管组还设置有第三管口，所述旋风腔连通所述第三管口与所述空气腔，且于所述第三管口与所述旋风腔之间的流路上设置有第三控制阀。进一步地，还包括导气管，所述导气管连通所述空气腔与所述旋风腔，所述压缩膨胀组件的膨胀机进气口与所述导气管连通，且所述导气管上设置有第四控制阀，所述第四控制阀位于所述压缩膨胀组件的膨胀机进气口与所述空气腔之间的流路上。进一步地，所述导气管与所述进气总阀连通，所述导气管上还设置有第五控制阀，所述第五控制阀位于所述旋风腔与所述第四控制阀之间的流路上。进一步地，所述旋风腔具有出液口，所述出液口与所述压缩膨胀组件的压缩机进口连通。进一步地，于所述储液容器的外表面上设置有盘管，所述盘管具有进口与出口，所述压缩膨胀组件的膨胀机出气口与所述进口连通。进一步地，所述进口靠近所述储液容器的顶端，所述出口靠近所述储液容器的底端。进一步地，所述U型管组为多组，各所述U型管组均连通至所述储液容器的底端且各所述U型管组之间均为并联。本技术具有以下有益效果：本技术的储能系统中，空气通过进气总阀进入储能系统，通过压缩膨胀组件将接近等温的空气压缩至预定压强，然后通过涡流管将压缩后的空气以气泡的形式导入储液容器的液体内，且在储液容器的液面处逸散至空气腔内，进而使得空气腔内的气压增大，压缩空气通过体积膨胀推动液体由第一管口与第二管口进入U型管组内，进而使得U型管组内的液面升高，气压增大，且在管组内的压强与储液容器内的压强平衡时，关闭第一控制阀与第二控制阀，从而实现升压蓄能的作用，而另外一方面以较高蒸气压下的水作为储热介质，由于水为流体，与空气可认为不互溶，因此可以气泡流的形式直接接触换热，提高换热效率，贮液容器中湿空气在汽液界面上形成的外压，随着气泡的涌入而升高，致使水的蒸汽分压升高，潜热的蓄存能力增强，吸收部分压缩机排热并以潜热的形式储存，不但使得整个储能系统的储能较强，而且可靠性比较高。另外，本申请提供的等温压缩空气储能系统，可提高系统释能阶段膨胀机的热效率，更为充分地利用压缩热，甚至系统环境提供的热量，这样使得管道内工质借由液体活塞在竖直管道内运动过程，实现压缩、膨胀，运行热泵循环，在释能阶段提高膨胀机入口焓值，提高其效率，从而系统的循环效率与功率密度得以改善，推动其实用化进程。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本技术实施例提供的等温压缩空气储能系统的结构示意图；图2为图1的等温压缩空气储能系统在储能过程中升压蓄能阶段和恒压推移阶段的U型管组加压充气的结构示意图；图3为图1的等温压缩空气储能系统的升压蓄能阶段的储液容器和U型管组不同步地减压放气的结构示意图；图4为图1的等温压缩空气储能系统的恒压推移阶段终了时刻或者释能阶段起始时刻的结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。参见图1以及图2，本技术实施例提供一种等温压缩空气储能系统，包括进气总阀1以及与进气总阀1连通的压缩膨胀组件2，进气总阀1为储能系统的进气口，且空气经进气总阀1进入压缩膨胀组件2内进行压缩增压，压缩膨胀组件2具有压缩与膨胀功能，储能系统还包括储液容器3、U型管组4以及涡流管5，储液容器3具有密封性能较高的密闭空间，其内填充有一定量的液体，通常液体为水，液体没有充满整个储液容器3的密闭空间，则液体的液面与储液容器3的内壁之间形成空气腔31，涡流管5一端与压缩膨胀组件2连通，另一端则伸入储液容器3的液体内且靠近储液容器3的底面，涡流管5采用返流式涡流管5，其伸入液体内的端部设置有若干气孔，具体地，涡流管5末端含有布气孔的弹簧阀盖或涡流管5为一根末端带有布气孔的直管，下列图1、图2、图3和图4都按照系统结构中部件5为一根末端带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等温压缩空气储能系统，包括进气总阀以及与所述进气总阀连通的压缩膨胀组件，其特征在于：还包括储液容器、U型管组以及涡流管，所述储液容器内填充有液体且液面与所述储液容器的内壁之间形成空气腔，所述涡流管一端与所述压缩膨胀组件连通，另一端伸入所述储液容器的液体内，且所述涡流管伸入所述液体内的端部设置有若干气孔，所述U型管组的两个顶端均为闭口结构且设置有第一管口与第二管口，所述第一管口与所述第二管口均连通至所述储液容器的底端，且所述U型管组设置有靠近所述第一管口处的第一控制阀以及靠近所述第二管口处的第二控制阀。

【技术特征摘要】
1.一种等温压缩空气储能系统，包括进气总阀以及与所述进气总阀连通的压缩膨胀组件，其特征在于：还包括储液容器、U型管组以及涡流管，所述储液容器内填充有液体且液面与所述储液容器的内壁之间形成空气腔，所述涡流管一端与所述压缩膨胀组件连通，另一端伸入所述储液容器的液体内，且所述涡流管伸入所述液体内的端部设置有若干气孔，所述U型管组的两个顶端均为闭口结构且设置有第一管口与第二管口，所述第一管口与所述第二管口均连通至所述储液容器的底端，且所述U型管组设置有靠近所述第一管口处的第一控制阀以及靠近所述第二管口处的第二控制阀。2.如权利要求1所述的等温压缩空气储能系统，其特征在于：所述U型管组上还开设有排液口，所述排液口位于所述第一控制阀与所述第二控制阀的上方且连通有供液体通过的导液管。3.如权利要求2所述的等温压缩空气储能系统，其特征在于：还包括旋风腔，所述导液管连通所述旋风腔，且所述导液管于连通所述旋风腔的端口处设置有喷嘴。4.如权利要求3所述的等温压缩空气储能系统，其特征在于：所述U型管组还设置有第三管口，所述旋风腔连通所述第三管口与所述空气腔，且于所述第三管口与所述旋风腔之间的流路上设置有第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺敬贤，周远，
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