清洁储能系统及储能方法技术方案

本发明专利技术涉及储能技术领域，公开了一种清洁储能系统及储能方法。该储能系统包括空气压缩机、空气储库、储水装置、制氢装置、氢气压缩机和氢气储库，空气压缩机的出气口与空气储库的入口连接，储水装置的出水口与制氢装置的第一进水口连接，制氢装置的出气口与氢气压缩机的进气口连接，氢气压缩机的出气口与氢气储库的入口连接。该储能方法利用该储能系统，将压缩空气储能与制氢储氢结合起来，可用于电网调节和可再生能源消纳等场景；燃烧后的生成物无有害废气和其他污染物的产生；各个过程可单独进行或交叉进行，实现系统调度运行和控制系统得到极大简化，提高综合能耗利用率。

【技术实现步骤摘要】
清洁储能系统及储能方法
本专利技术涉及储能
，特别是涉及一种清洁储能系统及储能方法。
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。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，压缩机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，并在燃烧室中与天然气混合燃烧，生成的高温气体在透平膨胀机中膨胀做功并带动发电机发电，完成了电能—空气势能—电能的转化。上述压缩空气储能过程中引入了天然气的燃烧，导致产生一定的碳排放等废气排放。新型无补燃的压缩空气储能系统中，在压缩过程中，压缩产生的热能和势能分别独立存储，而在释放能量发电时，储存的高压空气再进行膨胀发电。上述压缩空气储能过程摒弃了化石燃料的投入，消除了废气排放问题，但将储存的热能用于加热又要求热能和势能的高度耦合和供需平衡，在环境工况不可控波动的情况下难以实现，系统调度也比较复杂。以储氢的形式进行电能存储是另一种新型储能形式。目前常见的制氢方式主要为电解水制氢和光催化水解制氢，上述过程中均需对水进行加热，因此系统能耗较大。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术实施例的目的是提供一种清洁储能系统及储能方法，以解决压缩空气储能系统存在废气排放或系统调度复杂问题，以及制氢储氢过程中的综合能耗高的技术问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种清洁储能系统，包括：空气压缩机、空气储库、储水装置、制氢装置、氢气压缩机和氢气储库，所述空气压缩机的出气口与所述空气储库的入口连接，所述储水装置的出水口与所述制氢装置的第一进水口连接，所述制氢装置的出气口与所述氢气压缩机的进气口连接，所述氢气压缩机的出气口与所述氢气储库的入口连接。其中，还包括第一换热器，所述第一换热器包括第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道连接在所述空气压缩机的出气口与所述空气储库的入口之间，所述第二换热通道连接在所述储水装置的出水口与所述制氢装置的第一进水口之间。其中，还包括第二换热器，所述制氢装置还设有第二进水口，所述第二换热器包括第三换热通道和第四换热通道，所述第三换热通道连接在所述储水装置的出水口与所述制氢装置的第二进水口之间，所述第四换热通道连接在所述氢气压缩机的出气口与所述氢气储库的入口之间。其中，还包括空气膨胀机、回热器和混合燃烧器，所述空气储库的出口与所述氢气储库的出口分别与所述混合燃烧器的入口连接，所述空气膨胀机的入口与所述混合燃烧器的出气口连接，所述回热器包括第五换热通道和第六换热通道，所述空气膨胀机的出口与所述第五换热通道的入口连接，所述第六换热通道连接在所述空气储库的出口与所述混合燃烧器的入口之间。其中，还包括气液分离器，所述气液分离器设有气液混合物入口和液体出口，所述气液混合物入口与所述第五换热通道的出口连接，所述液体出口与所述储水装置连接。其中，所述制氢装置为电解制氢装置或催化制氢装置。其中，所述空气压缩机为多个串联或并联成的空气压缩机组，在每个所述空气压缩机的出气口对应连接有一个所述第一换热器；若为多个空气压缩机串联，则前一级的所述空气压缩机的出气口通过对应的所述第一换热器的所述第一换热通道与后一级的所述空气压缩机的进气口连接；若为多个空气压缩机并联，则各级的所述空气压缩机的出气口通过对应的所述第一换热器的所述第一换热通道并联连接在所述空气储库的入口。其中，所述氢气压缩机为多个串联或并联成的氢气压缩机组，在每个所述氢气压缩机的出气口对应连接有一个所述第二换热器；若为多个氢气压缩机串联，则前一级的所述氢气压缩机的出气口通过对应的所述第二换热器的所述第四换热通道与后一级的所述氢气压缩机的进气口连接；若为多个氢气压缩机并联，则各级的所述氢气压缩机的出气口通过对应的所述第二换热器的所述第四换热通道并联连接在所述氢气储库的入口。本专利技术实施例还公开一种利用如上述实施例的清洁储能系统的储能方法，包括：所述空气压缩机将空气压缩后储存在所述空气储库中；从所述储水装置将水输送至所述制氢装置中，由所述制氢装置产生氢气，并由所述氢气压缩机压缩后储存在所述氢气储库。其中，还包括：经所述空气压缩机压缩后的空气通过第一换热器与即将从第一进水口进入所述制氢装置的水进行换热；即将从第二进水口进入所述制氢装置的水通过第二换热器与经所述氢气压缩机压缩后的氢气进行换热；利用所述氢气储库中的氢气与所述空气储库中的空气，于混合燃烧器中燃烧，产生的高温高压烟气进入空气膨胀机中做功膨胀后成为乏气，乏气通过回热器与即将从所述空气储库进入所述混合燃烧器的空气进行换热，乏气释放热量、凝结出液滴，生成气液混合物，气液混合物经气液分离器分离后，产生的液体通入所述储水装置中储存。(三)有益效果本专利技术实施例提供的一种清洁储能系统及储能方法，将压缩空气储能与制氢储氢结合起来，可用于电网调节和可再生能源消纳等场景。本专利技术实施例采用氢气与空气混合燃烧，释放的能量可转化为做功、发电，且燃烧后的生成物无有害废气的产生，同时也不产生重金属、电化学等其他形式的污染；空气压缩过程、氢气压缩过程和混合燃烧膨胀过程互不影响，可单独进行或交叉进行，系统能量平衡可通过调整氢气产量和用量，实现系统调度运行和控制系统得到极大简化，提高综合能耗利用率。附图说明图1为本专利技术实施例一种清洁储能系统的结构示意图。附图标记：1、空气压缩机；2、第一换热器；3、空气储库；4、回热器；5、混合燃烧器；6、空气膨胀机；7、气液分离器；8、储水装置；9、制氢装置；10、氢气压缩机；11、第二换热器；12、氢气储库。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，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1所示，本专利技术实施例公开了一种清洁储能系统，包括:空气压缩机1、空气储库3、储水装置8、制氢装置9、氢气压缩机10和氢气储库12，空气压缩机1的出气口与空气储库3的入口连接，储水装置8的出水口与制氢装置9的第一进水口连接，制氢装置9的出气口与氢气压缩机10的进气口连接，氢气压缩机10的出气口与氢气储库12的入口连接。具体地，本实施例中的空气压缩机1用于接收环境中的空气，将空气压缩后通入空气储库3储存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种清洁储能系统，其特征在于，包括：空气压缩机、空气储库、储水装置、制氢装置、氢气压缩机和氢气储库，所述空气压缩机的出气口与所述空气储库的入口连接，所述储水装置的出水口与所述制氢装置的第一进水口连接，所述制氢装置的出气口与所述氢气压缩机的进气口连接，所述氢气压缩机的出气口与所述氢气储库的入口连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种清洁储能系统，其特征在于，包括：空气压缩机、空气储库、储水装置、制氢装置、氢气压缩机和氢气储库，所述空气压缩机的出气口与所述空气储库的入口连接，所述储水装置的出水口与所述制氢装置的第一进水口连接，所述制氢装置的出气口与所述氢气压缩机的进气口连接，所述氢气压缩机的出气口与所述氢气储库的入口连接。


2.根据权利要求1所述的清洁储能系统，其特征在于，还包括第一换热器，所述第一换热器包括第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道连接在所述空气压缩机的出气口与所述空气储库的入口之间，所述第二换热通道连接在所述储水装置的出水口与所述制氢装置的第一进水口之间。


3.根据权利要求1所述的清洁储能系统，其特征在于，还包括第二换热器，所述制氢装置还设有第二进水口，所述第二换热器包括第三换热通道和第四换热通道，所述第三换热通道连接在所述储水装置的出水口与所述制氢装置的第二进水口之间，所述第四换热通道连接在所述氢气压缩机的出气口与所述氢气储库的入口之间。


4.根据权利要求1所述的清洁储能系统，其特征在于，还包括空气膨胀机、回热器和混合燃烧器，所述空气储库的出口与所述氢气储库的出口分别与所述混合燃烧器的入口连接，所述空气膨胀机的入口与所述混合燃烧器的出气口连接，所述回热器包括第五换热通道和第六换热通道，所述空气膨胀机的出口与所述第五换热通道的入口连接，所述第六换热通道连接在所述空气储库的出口与所述混合燃烧器的入口之间。


5.根据权利要求4所述的清洁储能系统，其特征在于，还包括气液分离器，所述气液分离器设有气液混合物入口和液体出口，所述气液混合物入口与所述第五换热通道的出口连接，所述液体出口与所述储水装置连接。


6.根据权利要求1所述的清洁储能系统，其特征在于，所述制氢装置为电解制氢装置或催化制氢装置。


7.根据权利要求2所述的清洁储能系统，其特征在于，所述...

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