一种节流回冷的绝热压缩空气储能系统技术方案

本发明专利技术涉及能源利用技术领域，公开一种节流回冷的绝热压缩空气储能系统，包括空气管路，其包括依次连接的空气压缩机、冷却器、储气室、回热器、透平膨胀机；热量循环管路，包括依次连接成循环管路的低温回热储罐和高温回热储罐，冷却器和回热器设在热量循环管路上；空气管路和热量循环管路通过冷却器和回热器热传递；蓄冷器，包括壳体以及空气流道，壳体内填有蓄冷介质，空气流道一端与冷却器、回热器连接，另一端分别通过第一支路和第二支路与储气室连接；第二支路上设有节流稳压阀。放气时，该系统通过蓄冷器吸收并存储空气节流后的冷量，从而预热透平膨胀机进气；充气时，通过蓄冷器存储的冷量冷却储气室进气，提升储气室储气量和系统容量。

An adiabatic compressed air energy storage system with throttling and recooling

The present invention relates to the field of energy technology, discloses an adiabatic throttle back cold compressed air energy storage system, including air pipeline, which comprises an air compressor, connecting the cooler, gas chamber, heat exchanger, expansion turbine; heat circulation pipeline, which are connected into a loop pipeline heat storage tank and low temperature high temperature heat storage tank, cooler and heat exchanger in heat circulating pipeline; air pipe and heat circulating pipeline through the cooler and the regenerator heat transfer; cold storage device, which comprises a shell and the air channel, the shell is filled with cold storage medium, the heat exchanger is connected with the air passage is cooler, and the other end is connected. Through the first branch and a second branch and the gas chamber; the throttle regulator valve is provided with second branch. When discharging, the system absorbs and stores the cooling capacity after air throttling through the regenerator, so as to preheat the intake of the turbine expander. When inflating, cool the intake of the storage chamber through the cold storage stored by the regenerator, and enhance the storage capacity and system capacity of the storage chamber.

【技术实现步骤摘要】
一种节流回冷的绝热压缩空气储能系统
本专利技术涉及能源利用
，尤其涉及一种节流回冷的绝热压缩空气储能系统。
技术介绍
储能尤其是电能的存储对能源结构优化和电网运行调节具有重大意义。压缩空气储能系统是一种新型蓄能蓄电技术。1978年，德国建成世界第一座示范性压缩空气蓄能电站，紧跟其后的是美国、日本和以色列。压缩空气储能发电系统的工作原理与抽水蓄能相类似，当电力系统的用电处于低谷时，系统储能，利用系统中的富余电量，驱动空气压缩机以压缩空气，把能量以压缩空气的形式储存在储气装置中；当电力系统用电负荷达到高峰发电量不足时，系统释能，储气装置将储气空间内的压缩空气释放出来，带动发电机发电，完成了电能—空气势能—电能的转化。然而目前的压缩空气储能系统中，由于高压空气经过节流稳压阀后产生节流效应，空气温度急剧降低，导致空气焓值降低并转化为冷量，一部分进入环境空气中耗散，一部分由系统热能进行抵消，导致系统的效率降低。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种节流回冷的绝热压缩空气储能系统，其能够提高系统效率，同时提高储气室的储气量，进而增加系统容量。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种节流回冷的绝热压缩空气储能系统，其包括：空气管路，所述空气管路包括依次连接的空气压缩机、冷却器、储气室、回热器、透平发电机组中的透平膨胀机；热量循环管路，所述热量循环管路包括依次连接构成循环管路的低温回热储罐和高温回热储罐，所述冷却器和所述回热器设置在所述热量循环管路上，其中所述冷却器设置在所述低温回热储罐的出口端和所述高温回热储罐的入口端之间，所述回热器设置在所述高温回热储罐的出口端和所述低温回热储罐的入口端之间，在所述热量循环管路内设置有液体循环工质；所述空气管路和所述热量循环管路分别通过所述冷却器和所述回热器进行热传递；蓄冷器，所述蓄冷器包括壳体以及位于所述壳体内的空气流道，所述壳体内且在所述空气流道外部填充有蓄冷介质，所述空气流道的一端分别与所述冷却器和所述回热器连接，所述空气通道的另一端分别通过第一支路和第二支路与所述储气室连接；第一控制阀门、第二控制阀门、第三控制阀门和节流稳压阀，所述第一控制阀门设置在所述冷却器和所述蓄冷器之间，所述第二控制阀门设置在所述蓄冷器和所述回热器之间，所述第一支路上设置有第三控制阀门，所述第二支路上设置有节流稳压阀。其中，所述空气压缩机在电网负荷低谷或有可再生能源电力消纳需求时启动，从大气中吸气并产生高温高压气体。其中，所述储气室在电网或用户存在供电需求时开始释放所存储的常温高压气体。(三)有益效果本专利技术所提供的节流回冷的绝热压缩空气储能系统，通过蓄冷器对压缩空气储能系统中节流稳压阀产生的节流冷量进行回收和储存，从而提升了进入回热器的空气温度，有助于进一步提升透平膨胀机进气温度，在提升系统热能的利用率的同时也提升了高压空气的做功能力；此外，利用蓄冷器所存储的冷量冷却储气室的进气，以降低储气室整体进气温度水平，进一步降低储气室平均储气温度，从而提升储气室的实际储气量，使放气时长延长、系统容量增加。附图说明图1为根据本专利技术的一种节流回冷的绝热压缩空气储能系统的一个优选实施例的结构示意图。图2为根据本专利技术的一种节流回冷的绝热压缩空气储能系统的另一个优选实施例的结构示意图。图中，1：空气压缩机；1.1：初级空气压缩机；1.2：二级空气压缩机；2：冷却器；2.1：初级冷却器；2.2：二级冷却器；3：蓄冷器；4：储气室；5：节流稳压阀；6：回热器；6.1：初级回热器；6：二级回热器；7：透平膨胀机；7.1：初级透平膨胀机；7.2：二级透平膨胀机；8：低温回热储罐；9：高温回热储罐；a：第一控制阀门；b：第二控制阀门；c：第三控制阀门。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。图1示出了根据本专利技术的一种节流回冷的绝热压缩空气储能系统的一个优选实施例。如图所示，该绝热压缩空气储能系统包括空气管路，空气管路包括依次连接的空气压缩机1、冷却器2、储气室4、回热器6、透平发电机组中的透平膨胀机7。该绝热压缩空气储能系统还包括热量循环管路，热量循环管路包括依次连接构成回路的低温回热储罐8和高温回热储罐9，其中，冷却器2和回热器6也设置在热量循环管路上，具体地，冷却器2设置在低温回热储罐8的出口端和高温回热储罐9的入口端之间，回热器6设置在高温回热储罐9的出口端和低温回热储罐8的入口端之间，在热量循环管路内设置有液体循环工质。空气管路和热量循环管路分别通过冷却器2和回热器6进行热传递。此外，该绝热压缩空气储能系统还包括蓄冷器3，该蓄冷器3包括壳体以及位于壳体内的空气流道，壳体内且在空气流道外部填充有蓄冷介质，其中，空气流道的一端分别与冷却器2和回热器6连接，空气通道的另一端分别通过第一支路和第二支路与储气室4连接。该绝热压缩空气储能系统还包括第一控制阀门a、第二控制阀门b、第三控制阀门c和节流稳压阀5，其中第一控制阀门a设置在冷却器2和蓄冷器3之间，第二控制阀门b设置在蓄冷器3和回热器6之间，第一支路上设置有第三控制阀门c，第二支路上设置有节流稳压阀5。充气时，开启第一控制阀门a和第三控制阀门c，关闭第二控制阀门b和节流稳压阀5，环境大气经空气压缩机1压缩后压力和温度同时升高，高温高压空气进入冷却器2与热量循环管路中的液体循环工质进行换热，高温高压空气放热降温变成中温高压空气，从冷却器2排出的的中温高压空气进入蓄冷器3的空气流道中进一步被冷却后变成低温高压空气排出，同时蓄冷器3中的蓄冷工质吸收从冷却器2排出的中温高压空气的热量而使得温度上升。从蓄冷器3排出的低温高压空气经第三控制阀门c进入储气室4中储存，储气室4在储气过程中由于室内气体压缩导致温度上升，但由于进气平均温度较低，因此使得充气结束时储气室4内整体温度接近本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节流回冷的绝热压缩空气储能系统，其特征在于，包括：空气管路，所述空气管路包括依次连接的空气压缩机、冷却器、储气室、回热器、透平发电机组中的透平膨胀机；热量循环管路，所述热量循环管路包括依次连接构成循环管路的低温回热储罐和高温回热储罐，所述冷却器和所述回热器设置在所述热量循环管路上，其中所述冷却器设置在所述低温回热储罐的出口端和所述高温回热储罐的入口端之间，所述回热器设置在所述高温回热储罐的出口端和所述低温回热储罐的入口端之间，在所述热量循环管路内设置有液体循环工质；所述空气管路和所述热量循环管路分别通过所述冷却器和所述回热器进行热传递；蓄冷器，所述蓄冷器包括壳体以及位于所述壳体内的空气流道，所述壳体内且在所述空气流道外部填充有蓄冷介质，所述空气流道的一端分别与所述冷却器和所述回热器连接，所述空气通道的另一端分别通过第一支路和第二支路与所述储气室连接；第一控制阀门、第二控制阀门、第三控制阀门和节流稳压阀，所述第一控制阀门设置在所述冷却器和所述蓄冷器之间，所述第二控制阀门设置在所述蓄冷器和所述回热器之间，所述第一支路上设置有第三控制阀门，所述第二支路上设置有节流稳压阀。

【技术特征摘要】
1.一种节流回冷的绝热压缩空气储能系统，其特征在于，包括：空气管路，所述空气管路包括依次连接的空气压缩机、冷却器、储气室、回热器、透平发电机组中的透平膨胀机；热量循环管路，所述热量循环管路包括依次连接构成循环管路的低温回热储罐和高温回热储罐，所述冷却器和所述回热器设置在所述热量循环管路上，其中所述冷却器设置在所述低温回热储罐的出口端和所述高温回热储罐的入口端之间，所述回热器设置在所述高温回热储罐的出口端和所述低温回热储罐的入口端之间，在所述热量循环管路内设置有液体循环工质；所述空气管路和所述热量循环管路分别通过所述冷却器和所述回热器进行热传递；蓄冷器，所述蓄冷器包括壳体以及位于所述壳体内的空气流道，所述壳体内且在所述空气流道...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅生伟，薛小代，陈来军，卢强，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11