一种先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统及应用方法技术方案

本发明专利技术属于储能系统技术领域，特别涉及一种先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统及应用方法，所述冷热电联供压缩空气储能系统设有压缩空气储能装置、储热装置和太阳能集热装置，所述压缩空气储能装置、储热装置和太阳能集热装置集成于冷热电联供压缩空气储能系统内；所述冷热电联供压缩空气储能系统将回收压缩空气的热量和太阳能集热装置提供的热量储存在储热系统中，并在透平前端设置了燃烧器，通过调节储热系统中的加热量和进入燃烧器的化石燃料量来调节透平入口高压空气的温度，提供给用户所需的不同季节的冷、热和电负荷需求。本发明专利技术提出多能互补的冷热电联供空气储能系统及应用方法，回收利用压缩空气的热量，实现太阳能与化石燃料互补，将太阳能直接转换成用户所需的冷、热和电负荷，从而有效利用了太阳能，提高了系统的发电效率和总能利用率。

An advanced multi energy complementary energy storage system for compressed air of CCHP and its application method

【技术实现步骤摘要】
一种先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统及应用方法
本专利技术属于节能系统
，特别涉及一种先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统及应用方法。
技术介绍
随着经济和社会的快速发展，生产的能源已经没法满足日益增长消费的能源需求，因此，开发可再生能源和提高能源利用率是目前采取的主要措施，但可再生能源的间歇性、电网电力峰谷差等能源应用问题导致能源利用率低下，因此，储能技术为解决这些问题提供了非常有效途径。目前，储能技术主要包括抽水储能、电池储能、飞轮储能、超导储能和压缩空气储能等，其中压缩空气储能技术因经济性好、效率高、寿命长等优势而引起广泛关注。根据压缩过程热利用情况，压缩空气储能系统分为透热压缩空气储能系统和绝热压缩空气储能系统，其中绝热压缩空气储能系统通过回收压缩空气的热量用于加热透平入口空气，提高了能源利用率，得到了大量的研究。但回收压缩空气的热量温度不高，导致压缩空气储能系统发电效率比较低，且系统能量利用主要形式为电和热。实际上用户负荷类型随季节变化而变化的，夏季所需负荷主要为电和冷，冬季所需负荷主要为电和热，压缩空气储能系统中的能量在得不到充分的应用，因此，系统全年能源利用率比较低。太阳能作为21世纪最具有潜力的可再生能源，它的开发和利用是世界各国关注的热点，其中最常见的利用方式是太阳能热利用，通过太阳能集热装置，将太阳的辐射能转换成可利用的热能。但是如何很好地将热能转换成电，正常情况下需要发电装置来完成，但是这样设置会导致投资成本大大提高，不利于使用的普遍性，
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有压缩空气蓄能系统的缺点与不足，提供一种先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统及应用方法，通过压缩空气储能装置、储热装置和太阳能集热装置相连接且集成于冷热电联供压缩空气储能系统内的设置，以及冷热电联供压缩空气储能系统将回收压缩空气的热量和太阳能集热装置提供的热量储存在储热系统中，并在透平前端设置了燃烧器，通过调节储热系统中的加热量和进入燃烧器的化石燃料量来调节透平入口高压空气的温度，提供给用户所需的不同季节的冷、热和电负荷需求。回收利用压缩空气的热量，实现太阳能与化石燃料互补，将太阳能直接转换成用户所需的冷、热和电负荷，从而有效利用了太阳能，提高了系统的发电效率和总能利用率。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：提供一种先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统，所述压缩空气储能系统设有压缩空气储能装置、储热装置和太阳能集热装置，所述压缩空气储能装置、储热装置和太阳能集热装置相连接且集成于冷热电联供压缩空气储能系统内；所述冷热电联供压缩空气储能系统将回收压缩空气的热量和太阳能集热装置提供的热量储存在储热装置中，并在透平前面设置了燃烧器，通过调节储热装置的加热量和进入燃烧器的化石燃料量来调节透平入口高压空气的温度，提供给用户所需的不同季节的冷、热和电负荷需求。由压缩空气储能系统的特点可知，压缩空气储能系统不仅是储能装置同时还是发电装置，因此，本专利技术考虑将储热装置、太阳能集热装置与压缩空气储能装置集成，提出一种先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统。太阳能集热器收集的热能存储在储热装置中，释能时，透平入口空气的温度被储热系统中的热工质加热，根据用户不同季节的负荷需求，调节压缩空气储能系统中透平入口空气的温度，提供给用户冷、热和电负荷。由此可见，将储热装置、太阳能集热装置与压缩空气储能装置集成对于可再生能源高效利用来说尤为重要，既实现了将太阳能低品位热能转换为高品位电能，同时又实现了压缩空气储能装置的冷、热和电三联供，对压缩空气储能系统中能量进行高效、充分利用，减少了环境污染，降低了成本，提高了系统综合能源利用率。优选地，所述压缩空气储能装置包括若干开关、低压压气机、若干换热器、高压压气机、储气罐、调节阀、燃烧器、透平、发电机、电压缩式制冷机、锅炉；储热系统装置由热罐和冷罐组成；太阳能集热装置设有太阳能集热器。优选地，若干换热器包括第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器，所述低压压气机、第一换热器、高压压气机、第二换热器、储气罐顺次连接形成储能回路。优选地，热罐均与第一换热器、第二换热器连接，所述冷罐均与第一换热器、第二换热器连接；所述冷罐、调节阀、太阳能集热器、热罐顺次连接形成太阳能热储存回路。优选地，所述储气罐、调节阀、第三换热器、燃烧器、透平、发电机顺序连接形成发电模块，所述储热系统中的热罐通过调节阀与第三换热器也连接。优选地，所述第三换热器与第四换热器连接，所述第四换热器与冷罐连接。优选地，燃烧器、透平顺序连接形成供电模块、供冷模块或供热模块，所述燃烧器为燃料量可变结构。优选地，所述电压缩式制冷机与发电机连接。本专利技术还提供一种所述的先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统的应用方法，具体步骤如下：包括用电高峰期、用电低谷期以及供冷期、供热期；(1)用电低谷时，两个开关关闭，另外两个开关打开，压缩空气储能系统处于蓄能阶段；空气进入低压压气机被绝热压缩，从低压压气机出来的压缩空气进入第一换热器被定压冷却到环境温度，然后进入高压压气机被绝热压缩，从高压压气机出来的高压空气在第二换热器中被定压冷却到环境温度，从第二换热器中出来的低温高压空气进入储气罐被储存；(2)用电高峰时，两个开关关闭，两个开关打开，压缩空气储能系统处于释能阶段；从储气罐出来的高压空气通过调节阀调节空气流量，然后进入第三换热器中被热罐中的热流体加热，加热后的高压空气进入燃烧器被进一步加热，然后进入透平膨胀做功，透平输出的功带动发电机发电，提供给用户所需的电负荷，且从透平出来的排气用于供热或者供冷；(3)供冷期，所需负荷主要为电和冷，减少进入燃烧器的燃料量，进入透平的压缩空气被加热到较低温度，高压空气在透平中做功驱动发电机发电提供用户所需电能，从透平出来的排气温度低于环境温度，可以给用户供冷；(4)供热期，所需负荷主要为电和热，增加进入燃烧器的燃料量，进入透平的压缩空气被加热到较高温度，高压空气在透平中做功驱动发电机发电提供用户所需电能，从透平出来的排气温度高于环境温度，用于提供给用户所需的热负荷。优选地，在步骤(1)中用电低谷时，冷罐的冷流体在第一换热器和第二换热器中被加热成热流体，回收低压压气机和高压压气机出来的压缩空气的压缩热，进入热罐被储存起来。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：提供一种先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统及应用方法，将储热装置、太阳能集热装置与压缩空气储能装置集成对于可再生能源高效利用来说尤为重要，既实现了将太阳能低品位热能转换为高品位电能，同时又实现了压缩空气储能装置的冷、热和电三联供，对压缩空气储能装置中能量进行高效、充分利用，减少了环境污染，降低了成本，提高了系统综合能源利用率。附图说明图1为本实施例的一种先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统的系统原理图。具体实施方式附图仅用于示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统，其特征在于，所述压缩空气储能系统设有压缩空气储能装置、储热装置和太阳能集热装置，所述压缩空气储能装置、储热装置和太阳能集热装置相连接且集成于多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统内；所述冷热电联供压缩空气储能系统将回收压缩空气的热量和太阳能集热装置提供的热量储存在储热装置中，并在透平(11)前端设置了燃烧器(10)，通过调节储热装置的加热量和进入燃烧器(10)的化石燃料量来调节透平(11)入口高压空气的温度，提供给用户所需的不同季节的冷、热和电负荷需求。/n

【技术特征摘要】
1.一种先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统，其特征在于，所述压缩空气储能系统设有压缩空气储能装置、储热装置和太阳能集热装置，所述压缩空气储能装置、储热装置和太阳能集热装置相连接且集成于多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统内；所述冷热电联供压缩空气储能系统将回收压缩空气的热量和太阳能集热装置提供的热量储存在储热装置中，并在透平(11)前端设置了燃烧器(10)，通过调节储热装置的加热量和进入燃烧器(10)的化石燃料量来调节透平(11)入口高压空气的温度，提供给用户所需的不同季节的冷、热和电负荷需求。


2.根据权利要求1所述的先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统，其特征在于，所述压缩空气储能装置包括若干开关(1、7、15、19、21)、低压压气机(2)、若干换热器(3、5、9、17)、高压压气机(4)、储气罐(6)、调节阀(8、16、20、22)、燃烧器(10)、透平(11)、发电机(12)、电压缩式制冷机(13)、锅炉(24)；储热装置由热罐(14)和冷罐(18)组成；太阳能集热装置设有太阳能集热器(23)。


3.根据权利要求2所述的先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统，其特征在于，若干换热器(3、5、9、17)包括第一换热器(3)、第二换热器(5)、第三换热器(9)、第四换热器(17)，所述低压压气机(2)、第一换热器(3)、高压压气机(4)、第二换热器(5)、储气罐(6)顺次连接形成储能回路。


4.根据权利要求1所述的先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统，其特征在于，所述热罐(14)均与第一换热器(3)、第二换热器(5)连接，所述冷罐(18)均与第一换热器(3)、第二换热器(5)连接；所述冷罐(18)、调节阀(22)、太阳能集热器(23)、热罐(14)顺次连接形成太阳能热储存回路。


5.根据权利要求4所述的先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统，其特征在于，所述储气罐(6)、调节阀(8)、第三换热器(9)、燃烧器(10)、透平(11)、发电机(12)顺序连接形成发电模块，所述热罐(14)通过调节阀(16)与第三换热器(9)也连接。


6.根据权利要求5所述的先进多能互补的冷热电联供压缩空气储能系统，其特征在于，所述第三换热器(9)与第四换热器(17)连接，所述第四换热器(17)与冷罐(18)连接。


7.根据权利要求6所述的先进多能互补...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋润花，杨小平，蔡卓第，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44