一种部分抽气的多级换热液化空气储能系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种部分抽气的多级换热液化空气储能系统及方法，所述系统包括：等温压缩机；气液分离器；等温压缩机的空气出口经第一多级换热模块与气液分离器的工质入口相连通；气液分离器的气相出口经第一多级换热模块与等温压缩机的空气入口相连通；第一多级透平发电模块，其一端的透平的工质入口与第一多级换热模块中某热流出口相连通；其另一端的透平的工质出口与第一多级换热模块中某冷流出口相连通；第二多级换热模块；第二多级透平发电模块；储液罐，其工质入口与液相出口相连通；其工质出口经第二多级换热模块与透平的工质入口相连通。本发明专利技术的系统，能够提高系统循环效率，并可实现冷量的多级利用。并可实现冷量的多级利用。并可实现冷量的多级利用。

【技术实现步骤摘要】
一种部分抽气的多级换热液化空气储能系统及方法


[0001]本专利技术属于液化空气储能
，特别涉及一种部分抽气的多级换热液化空气储能系统及方法。

技术介绍

[0002]随着能源短缺和环境污染等问题日益严重，储能技术逐渐成为能源发展的关键技术。现有的储能技术包括抽水蓄能技术、压缩空气储能技术、电容储能技术和电磁储能技术等；由于技术水平等因素的限制，目前能实现大规模储能的技术只有抽水蓄能技术和压缩空气储能技术。然而，抽水蓄能技术和传统的压缩空气储能技术尚都存在一定的局限性；其中，抽水蓄能技术对地形条件有严格的限制，即必须有足够大的落差才具有可行性；传统压缩空气储能技术的主要缺点是需要消耗燃料，且依赖大型储气洞穴，同时系统效率不高，导致其应用推广受到限制。
[0003]目前，液化空气储能技术作为一种新型的压缩空气储能技术被提出，因具有储能密度高、清洁度高、不受地形限制和装置调节灵活等优点受到了越来越多的关注；然而，由于将空气液化需要消耗大量的能量，且由于设备、技术等因素的影响，导致系统的循环效率较低，目前常规的液化空气储能系统的效率只有40％～50％左右。因此，亟需开发一种新型的液化空气储能系统，以提高系统循环效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种部分抽气的多级换热液化空气储能系统及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术提出的液化空气储能系统，能够提高系统循环效率，并可实现冷量的多级利用。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：r/>[0006]本专利技术的一种部分抽气的多级换热液化空气储能系统，包括：
[0007]等温压缩机，所述等温压缩机设置有空气入口和空气出口；所述等温压缩机的空气入口用于向所述等温压缩机通入空气；
[0008]气液分离器，所述气液分离器设置有工质入口、气相出口和液相出口；
[0009]第一多级换热模块，所述第一多级换热模块包括串联设置的多个换热器；所述等温压缩机的空气出口依次通过所述第一多级换热模块的各换热器的热流通道后与所述气液分离器的工质入口相连通；所述气液分离器的气相出口依次通过所述第一多级换热模块的各换热器的冷流通道后与所述等温压缩机的空气入口相连通；
[0010]第一多级透平发电模块，所述第一多级透平发电模块包括串联设置的多个透平，所述透平用于驱动发电机发电；所述第一多级透平发电模块一端的透平的工质入口与所述第一多级换热模块中预定的换热器的热流出口相连通；所述第一多级透平发电模块另一端的透平的工质出口与所述第一多级换热模块中预定的换热器的冷流出口相连通；
[0011]第二多级换热模块，所述第二多级换热模块包括串联设置的多个换热器；
[0012]第二多级透平发电模块，所述第二多级透平发电模块包括串联设置的多个透平，各个透平之间设置有用于对工质加热的换热器，所述透平用于驱动发电机发电；
[0013]储液罐，所述储液罐设置有工质入口和工质出口；所述储液罐的工质入口与所述气液分离器的液相出口相连通；所述储液罐的工质出口经所述第二多级换热模块中各换热器的冷流通道与所述第二多级透平发电模块一端的透平的工质入口相连通。
[0014]本专利技术的进一步改进在于，所述气液分离器的工质入口处设置有节流阀。
[0015]本专利技术的进一步改进在于，所述储液罐的工质出口与所述第二多级换热模块之间设置有液体泵。
[0016]本专利技术的进一步改进在于，所述第一多级透平发电模块中，各个透平之间设置有用于对工质加热的换热器；所述第二多级透平发电模块中，各个透平之间设置有用于对工质加热的换热器。
[0017]本专利技术的进一步改进在于，还包括：第一发电机，用于在第一多级透平发电模块的驱动下发电；第二发电机，用于在第二多级透平发电模块的驱动下发电。
[0018]本专利技术的进一步改进在于，所述第一多级换热模块包括：第一换热器、第二换热器和第三发热器；
[0019]所述第一换热器的热流入口和冷流出口分别与所述等温压缩机的空气出口和空气入口相连通；
[0020]所述第二换热器的热流入口和冷流出口分别与所述第一换热器的热流出口和冷流入口相连通；
[0021]所述第三换热器的热流入口和冷流出口分别与所述第二换热器的热流出口和冷流入口相连通；所述第三换热器的热流出口和冷流入口分别与所述气液分离器的工质入口和气相出口相连通。
[0022]本专利技术的进一步改进在于，所述第一多级透平发电模块包括：第一透平、第二透平和第四换热器；
[0023]所述第一透平的工质入口与所述第一换热器的热流出口相连通，
[0024]所述第一透平的工质出口经所述第四换热器的冷流通道与所送第二透平的工质入口相连通，所述第二透平的工质出口与所述第二换热的冷流入口相连通。
[0025]本专利技术的进一步改进在于，所述第二多级透平发电模块为三级。
[0026]本专利技术的进一步改进在于，所述第二多级换热模块为三级。
[0027]本专利技术的一种部分抽气的多级换热液化空气储能方法，基于本专利技术上述的系统，包括以下步骤：
[0028]当用户处于用电低谷时，经所述等温压缩机输出的压缩空气进入所述第一多级换热模块中，与所述气液分离器排出的空气进行分级换热；换热后的压缩空气一部分进入所述第一多级透平发电模块中，分级在透平中膨胀做功用于驱动发电机发电，换热后的压缩空气另一部分进入所述气液分离器；所述气液分离器排出的空气在换热后通入所述等温压缩机；膨胀做功后输出的空气通入所述第一多级换热模块中，与所述等温压缩机输出的压缩空气进行分级换热；
[0029]当用户处于用电高峰时，储存在所述储液罐内的液态空气通入所述第二多级换热模块进行分级换热，分级换热后的空气通入所述第二多级透平发电模块中，分级在透平中
膨胀做功用于驱动发电机发电。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0031]本专利技术的部分抽气的多级换热液化空气储能系统，可以提高系统循环效率，并实现冷量的多级利用。具体的，本专利技术通过等温压缩机进行近似等温压缩，可最大程度地降低压缩放热量，从而可降低压缩过程的耗功，提高系统的循环效率；本专利技术对空气液化冷却和气化加热过程进行多级换热，能够提高能量的利用率。另外，本专利技术在空气液化冷却过程中将部分高压空气抽至透平中膨胀做功，可增大系统的输出功，提高系统的循环效率；空气气化加热过程中的多级换热可针对不同的温度需求，将冷量用于不同的系统，实现冷量的多级利用，满足不同冷量需求用户的需要。
[0032]本专利技术中，释能后的低温空气也可提供冷量，满足相应用户的需求，丰富了系统的冷量来源及利用。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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他本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种部分抽气的多级换热液化空气储能系统，其特征在于，包括：等温压缩机(1)，所述等温压缩机(1)设置有空气入口和空气出口；所述等温压缩机(1)的空气入口用于向所述等温压缩机(1)通入空气；气液分离器(10)，所述气液分离器(10)设置有工质入口、气相出口和液相出口；第一多级换热模块，所述第一多级换热模块包括串联设置的多个换热器；所述等温压缩机(1)的空气出口依次通过所述第一多级换热模块的各换热器的热流通道后与所述气液分离器(10)的工质入口相连通；所述气液分离器(10)的气相出口依次通过所述第一多级换热模块的各换热器的冷流通道后与所述等温压缩机(1)的空气入口相连通；第一多级透平发电模块，所述第一多级透平发电模块包括串联设置的多个透平，所述透平用于驱动发电机发电；所述第一多级透平发电模块一端的透平的工质入口与所述第一多级换热模块中预定的换热器的热流出口相连通；所述第一多级透平发电模块另一端的透平的工质出口与所述第一多级换热模块中预定的换热器的冷流出口相连通；第二多级换热模块，所述第二多级换热模块包括串联设置的多个换热器；第二多级透平发电模块，所述第二多级透平发电模块包括串联设置的多个透平，各个透平之间设置有用于对工质加热的换热器，所述透平用于驱动发电机发电；储液罐(11)，所述储液罐(11)设置有工质入口和工质出口；所述储液罐(11)的工质入口与所述气液分离器(10)的液相出口相连通；所述储液罐(11)的工质出口经所述第二多级换热模块中各换热器的冷流通道与所述第二多级透平发电模块一端的透平的工质入口相连通。2.根据权利要求1所述的一种部分抽气的多级换热液化空气储能系统，其特征在于，所述气液分离器(10)的工质入口处设置有节流阀(9)。3.根据权利要求1所述的一种部分抽气的多级换热液化空气储能系统，其特征在于，所述储液罐(11)的工质出口与所述第二多级换热模块之间设置有液体泵(12)。4.根据权利要求1所述的一种部分抽气的多级换热液化空气储能系统，其特征在于，所述第一多级透平发电模块中，各个透平之间设置有用于对工质加热的换热器；所述第二多级透平发电模块中，各个透平之间设置有用于对工质加热的换热器。5.根据权利要求1所述的一种部分抽气的多级换热液化空气储能系统，其特征在于，还包括：第一发电机(5)，用于在第一多级透平发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢永慧，黄丞明，孙磊，张荻，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：