一种热泵储电耦合液化空气储能综合系统及储能方法技术方案

本发明专利技术提供了一种热泵储电耦合液化空气储能综合系统及储能方法，属于储能系统技术领域，其中，综合系统包括：热泵储电系统及液化空气储能系统；低温储罐；低温换热器，低温换热器与液化空气储能系统的管路相通；管路上靠近低温储罐的位置设有第一阀门及低温泵。本发明专利技术提供的热泵储电耦合液化空气储能综合系统，热泵储电系统和液化空气储能系统共用低温换热器，其中液化空气系统中的压缩空气经压缩后吸收低温换热器的低温冷能，产生液态空气存储至低温储罐内；热泵储电系统通过低温换热器实现低温冷能的热量交换，可以省去原热泵储电系统和液态空气储能系统的储冷器，大幅提高储能密度和降低储能成本，适用于大规模、高效的电能存储。储。储。

【技术实现步骤摘要】
一种热泵储电耦合液化空气储能综合系统及储能方法


[0001]本专利技术涉及储能系统
，具体涉及一种热泵储电耦合液化空气储能综合系统及储能方法。

技术介绍

[0002]热泵储电系统通常由压缩机、膨胀机、储热器和储冷器组成，在储能时通过热泵循环将热能从储冷器内部抽出至储热器，并存储冷能与热能；当需要电能的时候，通过动力循环将存储的热能和冷能转化为电能。
[0003]液化空气储能，是一种储能技术。即利用空气作为储能介质，通过电能与高压低温空气内能的相互转化，实现电能的储存和管理。在电网负荷低谷期，利用电能不断地从空气中取走热量而使其降温，制备液态空气储存在低温储罐中；在电网负荷高峰期，将存储的液化空气泵至高压，加热后推动膨胀机发电。
[0004]两者在工作过程中都需要储冷器，储冷器体积较大、成本较高。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的热泵储电系统和液化空气储能系统中需要储冷器，具有系统储能密度低和成本高的问题，从而提供一种不需要储冷器的热泵储电耦合液化空气储能综合系统及储能方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种热泵储电耦合液化空气储能综合系统，包括：
[0007]热泵储电系统及液化空气储能系统；
[0008]低温储罐，通过管路与液化空气储能系统连通；
[0009]低温换热器，所述管路穿过所述低温换热器的一侧，所述低温换热器的另一侧与所述热泵储电系统的管路相通；
[0010]所述管路上靠近低温储罐的位置设有低温泵。
[0011]可选的，所述低温储罐与液化空气储能系统之间的管路上设有支路，所述支路一端与所述低温储罐连通，另一端连通在低温储罐与液化空气储能系统之间的管路上，且连通位置位于所述低温换热器与第一阀门之间；
[0012]所述支路上设有第二阀门。
[0013]可选的，所述热泵储电系统包括第一发电机、第一压缩机、第一膨胀机、高温换热器、循环风机、蓄热器、第一电动机、第二压缩机、第二膨胀机；
[0014]所述蓄热器与循环风机通过循环管路连通，所述循环管路与所述高温换热器相连通；
[0015]所述第一发电机、第一压缩机和第一膨胀机通过轴连接，所述第一压缩机的出口通过管路与第一膨胀机的进口连通，所述第一压缩机的出口与第一膨胀机的进口之间的管路与所述高温换热器相连通；所述第一膨胀机的出口通过管路与所述低温换热器、第一压
缩机的进口依次连通；
[0016]所述第一电动机、第二压缩机、第二膨胀机通过轴连接，所述第二压缩机的出口与所述高温换热器和第二膨胀机的进口依次连通；所述第二压缩机的进口与所述低温换热器、第二膨胀机的依次连通。
[0017]可选的，所述液化空气储能系统包括第二发电机、第二电动机、第三压缩机、第四压缩机、第三膨胀机、第四膨胀机、储能低压空气换热器、储能高压空气换热器、释能高压空气换热器、释能低压空气换热器、第一蓄热罐、第二蓄热罐；
[0018]所述第二电动机、第三压缩机和第四压缩机通过轴连接，所述第三压缩机的出口与所述储能低压空气换热器气侧连通，所述储能低压空气换热器的气侧出口与第四压缩机的进口连通，所述第四压缩机的出口与所述储能高压空气换热器气侧连通；
[0019]所述储能低压空气换热器储热工质侧出口与所述第一蓄热罐连通，所述第一蓄热罐的出口与所述释能高压空气换热器储热工质侧进口、释能低压空气换热器储热工质侧进口连通；所述储能高压空气换热器储热工质侧出口与所述第一蓄热罐连通，所述储能高压空气换热器气侧出口与所述释能高压空气换热器气侧进口连通，所述第二蓄热罐的出口与所述储能低压空气换热器储热工质侧入口和储能高压空气换热器储热工质侧入口连通，所述释能高压空气换热器的储热工质侧出口和释能低压空气换热器的储热工质侧出口均与第二蓄热罐连通；
[0020]所述释能高压空气换热器的气侧出口与第三膨胀机连通，所述第三膨胀机的出口与所述释能低压空气换热器的气侧入口连通，所述释能低压空气换热器的气侧出口与所述第四膨胀机连通；
[0021]所述低温储罐与所述液化空气储能系统之间的管路连接在所述储能高压空气换热器气侧出口与释能高压空气换热器气侧入口之间。
[0022]可选的，所述第一蓄热罐的出口位置处设有第一泵体，所述第二蓄热罐的出口位置处设有第二泵体。
[0023]可选的，所述第二发电机、第三膨胀机和第四膨胀机通过轴连接。
[0024]可选的，所述低温储罐与液化空气储能系统之间的管路与低温换热器的空气侧管路连接。
[0025]可选的，所述储能高压空气换热器的气侧出口与释能高压空气换热器的气侧进口之间的管路上设有第三阀门和第四阀门。
[0026]还提供了储能方法，采用上述的热泵储电耦合液化空气储能综合系统，包括以下步骤：
[0027]热泵储电系统与液化空气储能系统通过低温换热器耦合，低温换热器的空气侧与液化空气储能系统连通，低温换热器的热泵储电工质侧与热泵储电系统连通；
[0028]低温储罐与液化空气储能系统之间的管路通过低温换热器的空气侧，热泵储电系统中第一膨胀机的出口与第一压缩机的进口之间的管路穿过所述低温换热器的热泵储电工质侧；
[0029]在低温储罐存储液化空气或释放液化空气时，热泵储电系统在低温换热器完成热量转换。
[0030]可选的，所述液化空气储能系统采用多级蓄热。
[0031]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0032]1.本专利技术提供的热泵储电耦合液化空气储能综合系统，热泵储电系统和液化空气储能系统共用低温储罐，其中液化空气储能系统中的压缩空气经压缩后存储至低温储罐内；热泵储电系统通过管路及低温换热器与低温储罐上的管路实现热量转换，借此完成自身的能量转换，可以省去其中一个系统的低温储罐，减小占地面积，实现快速启动、快速响应和高效调节。
[0033]2.本专利技术提供的热泵储电耦合液化空气储能综合系统，低温储罐与液化空气储能系统连通，低温储罐与液化空气储能系统之间的管路上设有低温泵和第一阀门；低温换热器的热侧与热泵储电系统中的管路相通，并且在低温换热器与液化空气储能系统之间的管路上设有支路，支路上设有第二阀门，通过第一阀门和第二阀门的控制，实现低温储罐内压缩空气的存储与释放。
[0034]3.本专利技术提供的储能方法，热泵储电系统与液化空气储能系统通过低温换热器耦合，低温换热器的空气侧与液化空气储能系统连通，在液化空气储能系统的储能与释能过程中，即对应低温储罐内压缩空气的存储与释放，压缩空气经过低温储罐与液化空气储能系统之间的管路上的低温换热器时，完成热泵储电系统上的管路的热量转换，使得热泵储电系统无需额外的蓄冷装置，可以实现快速启动、快速响应和高效调节。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热泵储电耦合液化空气储能综合系统，其特征在于，包括：热泵储电系统及液化空气储能系统；低温储罐(26)，通过管路与液化空气储能系统连通；低温换热器(10)，所述管路穿过所述低温换热器(10)的一侧，所述低温换热器(10)的另一侧与所述热泵储电系统的管路相通；所述管路上靠近低温储罐(26)的位置设有低温泵(25)。2.根据权利要求1所述的热泵储电耦合液化空气储能综合系统，其特征在于，所述低温储罐(26)与液化空气储能系统之间的管路上设有支路，所述支路一端与所述低温储罐(26)连通，另一端连通在低温储罐(26)与液化空气储能系统之间的管路上，且连通位置位于所述低温换热器(10)与第一阀门(27)之间；所述支路上设有第二阀门(28)。3.根据权利要求2所述的热泵储电耦合液化空气储能综合系统，其特征在于，所述热泵储电系统包括第一发电机(1)、第一压缩机(2)、第一膨胀机(3)、高温换热器(9)、循环风机(8)、蓄热器(7)、第一电动机(4)、第二压缩机(6)、第二膨胀机(5)；所述蓄热器(7)与循环风机(8)通过循环管路连通，所述循环管路与所述高温换热器(9)相连通；所述第一发电机(1)、第一压缩机(2)和第一膨胀机(3)通过轴连接，所述第一压缩机(2)的出口通过管路与第一膨胀机(3)的进口连通，所述第一压缩机(2)的出口与第一膨胀机(3)的进口之间的管路与所述高温换热器(9)相连通；所述第一膨胀机(3)的出口通过管路与所述低温换热器(10)、第一压缩机(2)的进口依次连通；所述第一电动机(4)、第二压缩机(6)、第二膨胀机(5)通过轴连接，所述第二压缩机(6)的出口与所述高温换热器(9)和第二膨胀机(5)的进口依次连通；所述第二压缩机(6)的进口与所述低温换热器(10)、第二膨胀机(5)的依次连通。4.根据权利要求2所述的热泵储电耦合液化空气储能综合系统，其特征在于，所述液化空气储能系统包括第二发电机(24)、第二电动机(11)、第三压缩机(12)、第四压缩机(13)、第三膨胀机(21)、第四膨胀机(23)、储能低压空气换热器(14)、储能高压空气换热器(15)、释能高压空气换热器(18)、释能低压空气换热器(22)、第一蓄热罐(16)、第二蓄热罐(19)；所述第二电动机(11)、第三压缩机(12)和第四压缩机(13)通过轴连接，所述第三压缩机(12)的出口与所述储能低压空气换热器(14)气侧连通，所述储能低压空气换热器(14)的气侧出口与第四压缩机(13)的进口连通，所述第四压缩机(13)的出口与所述储能高压空气换热器(15)气侧连通；所述储能低压空气换热器(14)储热工质侧出口与所述第一蓄热罐(16)连通，所述第一蓄热罐(16)的出口与所述释能高压空气换热器(18)储热工质侧进口、释能低压空...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，张涵，葛志伟，陈海生，林曦鹏，彭珑，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：