组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统及方法技术方案

一种组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统及方法，它包括填充蓄热装置、共用回路、储气罐、辅助回路和做功回路，通过填充蓄热装置与共用回路串联，辅助回路与共用回路并联，储气罐和做功回路与共用回路中的换热器连接，做功回路中连接有压缩机和膨胀机，储能和释能皆采用共用回路，通过释能过程中辅助回路对共用回路进行加温。本发明专利技术克服了原系统中蓄热和释热回路各自独立，占用空间大，释能过程做功温度达不到要求降低转化效率和影响系统稳定的问题。具有结构简单，系统中各设备和回路整合紧凑，占用空间小，在释能过程中做功温度达不到要求时，辅助回路对共用回路进行加温，提高系统转化效率和提高系统稳定性的特点。

【技术实现步骤摘要】
组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统及方法
本专利技术属于储能
，涉及一种组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统及方法。
技术介绍
压缩空气储能技术目前可以分为补燃式和非补燃式两类，专利CN105370408A虽然提出了紧凑型蓄热系统，但蓄热子系统的蓄热范围较低，采用水作为传热介质和蓄热介质，虽然可以降低出投资成本，但是因为考虑的蓄热温度和释热温度不高，在释能过程中传递给进入透平的空气的热量较低，热电转化的整体效率有待提高。专利CN105370408采用高温蓄热子系统，能够在释能过程中使进入透平的空气提高到更高的温度，从而提高系统的热电转化效率。但是上述技术方案中，蓄热和释热采用两套设备和两套管路，使得整个系统占用空间大；其次，在储能过程中，如果储能温度达不到设定值造成做功转化效率低，系统不稳定。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统及方法，结构简单，采用填充蓄热装置与共用回路串联，辅助回路与共用回路并联，储气罐和做功回路与共用回路中的换热器连接，做功回路中连接有压缩机和膨胀机，储能和释能皆采用共用回路，释能过程中辅助回路对共用回路进行加温，系统中各设备和回路整合紧凑，占用空间小，在释能过程中做功温度达不到要求时，辅助回路对共用回路进行加温，提高系统转化效率和提高系统稳定性。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统，它包括填充蓄热装置、共用回路、储气罐、辅助回路和做功回路；所述填充蓄热装置与共用回路串联，辅助回路与共用回路并联，储气罐和做功回路与共用回路中的换热器连接，做功回路中连接有压缩机和膨胀机；储能和释能皆采用共用回路，释能过程中辅助回路对共用回路进行加温。所述填充蓄热装置包括与填充床连接的储液罐，填充床的进液端和储液罐的排液端与共用回路连接。所述共用回路的共用管路上串联有换热器和屏蔽泵。所述储气罐连接的气管与换热器连接，进气和排气时共用气管。所述辅助回路包括与加热管路串联的加热器，以及与加热管路连接的分支管路，加热管路两端分别与储液罐和共用回路连接，分支管路与共用回路连接。所述做功回路的做功管路上连接有三通换向阀，做功管路两端分别与压缩机和换热器连接，膨胀机与三通换向阀连接。所述填充蓄热装置的填充床的进液端设置稳压系统与其连接。所述共用回路的共用管路中连接有膨胀槽。所述填充蓄热装置的填充床及换热器、储气罐、压缩机和膨胀机的数量为多个。如上所述的组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统的储能和释能方法，它包括如下步骤：S1，储能，压缩机和屏蔽泵启动，将高温高压空气转换成低温高压空气储存于储气罐中；S1-1，压缩机排出的高温高压空气进入换热器，换热器吸收热量后与共用回路中的低温液态传热介质进行热量转换；S1-2，储液罐内的液态传热介质进入共用回路中，屏蔽泵驱动共用回路中的液态传热介质不断循环，液态传热介质不断吸收换热器的热量；与此同时，高温高压空气降温后形成低温高压空气进入储气罐内储存；S1-3，当储液罐内的液态传热介质达到设定温度值或储气罐内的低温高压空气达到设定值时，储能过程结束，屏蔽泵关闭；S2，释能，屏蔽泵再次启动，将储气罐内的低温高压空气转换成高温高压空气输送给膨胀机做功；S2-1，储气罐内的低温高压空气进入换热器，换热器吸收热量后与共用回路中的低温高压空气进行热量转换；S2-2，储液罐内的液态传热介质进入共用回路中，屏蔽泵驱动共用回路中的液态传热介质不断循环，换热器不断吸收液态传热介质的热量；与此同时，低温高压空气吸热后形成高温高压空气驱动膨胀机做功；S2-3，当储气罐内低温高压空气释放达到设定值或者储液罐内的液态传热介质温度达到设定值时，释能过程结束；S3，辅助加热，在S2中，当共用回路中的液态传热介质释放的温度不能满足膨胀机额定做功温度要求时，加热器启动，对共用回路中的液态传热介质进行加温；在S1中，膨胀机处于关闭状态，储能结束后，储气罐的气管关闭；在S2中，压缩机处于关闭状态，储气罐的气管再次打开；在S3中，液态传热介质不经过填充床。一种组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统及方法，它包括填充蓄热装置、共用回路、储气罐、辅助回路和做功回路，通过填充蓄热装置与共用回路串联，辅助回路与共用回路并联，储气罐和做功回路与共用回路中的换热器连接，做功回路中连接有压缩机和膨胀机，储能和释能皆采用共用回路，通过释能过程中辅助回路对共用回路进行加温。本专利技术克服了原系统中蓄热和释热回路各自独立，占用空间大，释能过程做功温度达不到要求降低转化效率和影响系统稳定的问题。具有结构简单，系统中各设备和回路整合紧凑，占用空间小，在释能过程中做功温度达不到要求时，辅助回路对共用回路进行加温，提高系统转化效率和提高系统稳定性的特点。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术填充蓄热装置的结构示意图。图3为本专利技术共用回路与填充蓄热装置和储气罐连接的结构示意图。图4为本专利技术辅助回路的结构示意图。图5为本专利技术做功回路和储气罐与换热器连接的结构示意图。图6为本专利技术的另一种结构示意图。图7为本专利技术的另一种结构示意图。图中：填充蓄热装置1，填充床11，储液罐12，稳压系统13，共用回路2，换热器21，屏蔽泵22，膨胀槽23，储气罐3，辅助回路4，加热器41，分支管路42，做功回路5，三通换向阀51，压缩机52，膨胀机53。具体实施方式如图1~图7中，一种组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统，它包括填充蓄热装置1、共用回路2、储气罐3、辅助回路4和做功回路5；所述填充蓄热装置1与共用回路2串联，辅助回路4与共用回路2并联，储气罐3和做功回路5与共用回路2中的换热器21连接，做功回路5中连接有压缩机52和膨胀机53；储能和释能皆采用共用回路2，释能过程中辅助回路4对共用回路2进行加温。系统中各设备和回路整合紧凑，占用空间小，在释能过程中做功温度达不到要求时，辅助回路4对共用回路2进行加温，提高系统转化效率和提高系统稳定性。优选地，在储能和释能过程中，液态传热介质皆通过共用回路2循环，不仅减少了所需管道的长度，驱动液态传热介质循环的设备采用一个屏蔽泵22，节省设备降低成本，占用空间小，使得整体结构紧凑。优选的方案中，所述填充蓄热装置1包括与填充床11连接的储液罐12，填充床11的进液端和储液罐12的排液端与共用回路2连接。结构简单，使用时，填充床11用于吸收液态传热介质的热量，储液罐12用于储存从填充床11内排出的液态传热介质。优选地，填充床11内的填充物为固体蓄热材料。优选地，液态传热介质为导热油。优选地，填充床11为分流式填充床或喷淋式填充床。优选的方案中，所述共用回路2的共用管路上串联有换热器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统，其特征是：它包括填充蓄热装置（1）、共用回路（2）、储气罐（3）、辅助回路（4）和做功回路（5）；所述填充蓄热装置（1）与共用回路（2）串联，辅助回路（4）与共用回路（2）并联，储气罐（3）和做功回路（5）与共用回路（2）中的换热器（21）连接，做功回路（5）中连接有压缩机（52）和膨胀机（53）；储能和释能皆采用共用回路（2），释能过程中辅助回路（4）对共用回路（2）进行加温。/n

【技术特征摘要】
1.一种组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统，其特征是：它包括填充蓄热装置（1）、共用回路（2）、储气罐（3）、辅助回路（4）和做功回路（5）；所述填充蓄热装置（1）与共用回路（2）串联，辅助回路（4）与共用回路（2）并联，储气罐（3）和做功回路（5）与共用回路（2）中的换热器（21）连接，做功回路（5）中连接有压缩机（52）和膨胀机（53）；储能和释能皆采用共用回路（2），释能过程中辅助回路（4）对共用回路（2）进行加温。


2.根据权利要求1所述的组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统，其特征是：所述填充蓄热装置（1）包括与填充床（11）连接的储液罐（12），填充床（11）的进液端和储液罐（12）的排液端与共用回路（2）连接。


3.根据权利要求1所述的组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统，其特征是：所述共用回路（2）的共用管路上串联有换热器（21）和屏蔽泵（22）。


4.根据权利要求1所述的组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统，其特征是：所述储气罐（3）连接的气管与换热器（21）连接，进气和排气时共用气管。


5.根据权利要求1所述的组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统，其特征是：所述辅助回路（4）包括与加热管路串联的加热器（41），以及与加热管路连接的分支管路（42），加热管路两端分别与储液罐（12）和共用回路（2）连接，分支管路（42）与共用回路（2）连接。


6.根据权利要求1所述的组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统，其特征是：所述做功回路（5）的做功管路上连接有三通换向阀（51），做功管路两端分别与压缩机（52）和换热器（21）连接，膨胀机（53）与三通换向阀（51）连接。


7.根据权利要求1所述的组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统，其特征是：所述填充蓄热装置（1）的填充床（11）的进液端设置稳压系统（13）与其连接。


8.根据权利要求1所述的组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统，其特征是：所述共用回路（2）的共用管路中连接有膨胀槽（23）。


9.根据权利要求1所述的组合式蓄热的紧凑型压缩空气储能系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宁宁，孙长平，尹立坤，唐博进，蔺新星，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11