本发明专利技术涉及热泵储电和压缩空气储能技术领域，具体涉及一种多级压缩空气储能和热泵储电耦合储能系统，在释能发电过程中，热泵储电子系统中发电压缩机中输出中高温余热，进入到耦合换热器的第一侧，经过换热降温后输入到发电膨胀机组，驱动发电膨胀机组运转，发电膨胀机组通过转轴带动发电机发电即可对外输出电能；压缩空气储能子系统中，压缩空气储存件输出高压空气，经过耦合换热器的第二侧，经过换热升温后在输入到压缩空气释能膨胀机组。通过设置耦合换热器，对输出的中温高压气体进行温度补偿后，再输入到各自的膨胀机组中进行发电，使得热泵储电子系统与压缩空气储能子系统的均能保持较高的储能效率，进而提升系统整体的储能效率。的储能效率。的储能效率。
【技术实现步骤摘要】
一种多级压缩空气储能和热泵储电耦合储能系统
[0001]本专利技术涉及热泵储电和空气储能
，具体涉及一种多级压缩空气储能和热泵储电耦合储能系统。
技术介绍
[0002]电力储能技术主要是指在电网低负荷期间将难以储存的电能转化为其他容易储存的能量进行储存，在电网高负荷的时候输出能量，用于削峰填谷，减轻电网波动。能量有多种形式，包括辐射，化学的，重力势能，电势能，电力，高温，潜热和动力。
[0003]现有技术中传统的压缩空气储能系统需要依赖燃烧化石燃料提供热源，一方面面临化石燃料逐渐枯竭和价格上涨的威胁，另一方面其燃烧仍然产生氮化物、硫化物和二氧化碳等污染物，不符合绿色、可再生的能源发展要求。现有技术中的其他新型的压缩空气储能系统，如先进绝热压缩空气储能系统、地面压缩空气储能系统、带回热的压缩空气储能系统和空气蒸汽联合循环压缩空气储能系统等，虽然使压缩空气储能系统基本可以避免燃烧化石燃料，但是压缩空气储能系统的能量密度仍然很低，并且还需要大型储气室的问题。
[0004]现有热泵储电技术中由于循环过程的不可逆损失产生大量热能，无法加以利用，向环境中排放造成了能量的大量浪费。
技术实现思路
[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在如何充分利用热泵储电的不可逆余热，从而提供一种多级压缩空气储能和热泵储电耦合储能系统。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种多级压缩空气储能和热泵储电耦合储能系统，包括：
[0007]热泵储电子系统，包括依次循环连接的储电压缩机组、储电蓄热器、储电膨胀机组和储电蓄冷器；
[0008]热泵储电子系统还包括轴连接的发电压缩机组和发电膨胀机组，发电压缩机组的入口端与储电蓄冷器连通，发电压缩机组的出口端与储电蓄热器连通，发电膨胀机组的入口端与储电蓄热器连通，发电膨胀机组的出口端与储电蓄冷器连通；
[0009]压缩空气储能子系统，包括依次连接的压缩空气储能压缩机组、压缩空气储存件、压缩空气释能膨胀机组；
[0010]耦合换热器，其第一侧连通在发电压缩机组与储电蓄热器之间，第二侧连通在压缩空气储存件与压缩空气释能膨胀机组之间。
[0011]可选地，热泵储电子系统还包括回热换热器，其低压侧的一端与储电蓄冷器连通，其低压侧的另一端分别与储电压缩机组和发电膨胀机组连通，其高压的一端与储电蓄热器连通，其高压侧的另一端分别与储电膨胀机组和发电压缩机组连通。
[0012]可选地，耦合换热器的第一侧连通在回热换热器与发电压缩机组之间。
[0013]可选地，压缩空气储能子系统还包括第一蓄热换热器和第一放热换热器，第一蓄
热换热器的气体侧连通在压缩空气储能压缩机组与压缩空气储存件之间，第一放热换热器的气体侧连通在压缩空气储存件与压缩空气释能膨胀机组之间。
[0014]可选地，还包括空气储能蓄热器和空气储能蓄冷器，空气储能蓄热器、第一放热换热器、空气储能蓄冷器和第一蓄热换热器之间依次循环连通。
[0015]可选地，压缩空气储能压缩机组包括低压级压缩机组和高压级压缩机组，低压级压缩机组与高压级压缩机组之间安装有第二蓄热换热器，第二蓄热换热器的气体侧安装在压缩空气储存件与高压级压缩机组之间，储热工质侧与第一蓄热换热器并联安装在空气储能蓄热器和空气储能蓄冷器之间。
[0016]可选地，压缩空气释能膨胀机组包括高压级膨胀机组和低压级膨胀机组，高压级膨胀机组与低压级膨胀机组之间安装有第二放热换热器，第二放热换热器的气体侧安装在高压级膨胀机组与低压级膨胀机组之间，储热工质侧与第一放热换热器并联安装在空气储能蓄热器和空气储能蓄冷器之间。
[0017]可选地，第二放热换热器与低压级膨胀机组之间连通有耦合换热器的第三侧。
[0018]可选地，储电蓄冷器通过第一三通阀与储电压缩机组和发电膨胀机组连通，储电蓄冷器通过第二三通阀与储电膨胀机组和发电压缩机组连通。
[0019]可选地，储电蓄热器通过第三三通阀与储电压缩机组和发电膨胀机组连通，储电蓄热器通过第四三通阀与储电膨胀机组和发电压缩机组连通。
[0020]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0021]本专利技术提供的多级压缩空气储能和热泵储电耦合储能系统，在释能发电过程中，热泵储电子系统中发电压缩机组中输出中高温余热，进入到耦合换热器的第一侧，经过换热降温后输入到发电膨胀机组，驱动发电膨胀机组运转，发电膨胀机组通过转轴带动发电机发电或通过其他方式发电，即可对外输出电能；压缩空气储能子系统中，压缩空气储存件输出高压空气，经过耦合换热器的第二侧，经过换热升温后在输入到压缩空气释能机组。通过设置耦合换热器，通过将热泵储电子系统中输出的高温高压气体与压缩空气储能子系统中输出的中温高压气体进行换热，对压缩空气储能子系统中输出的中温高压气体进行温度补偿后，再输入到各自的膨胀机组中进行发电，使得热泵储电子系统与压缩空气储能子系统的均能保持较高的储能效率，通过热泵储电和压缩空气储能深度耦合，进而提升耦合储能系统整体的储能效率。
附图说明
[0022]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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
[0023]图1为本专利技术的实施方式中提供的多级压缩空气储能和热泵储电耦合储能系统的示意图，
[0024]附图标记说明：1、第一电动机；2、储电压缩机组；3、储电膨胀机组；4、第一发电机；5、发电膨胀机组；6、发电压缩机组；7、储电蓄热器；8、回热换热器；9、储电蓄冷器；10、耦合换热器；11、第一三通阀；12、第三三通阀；13、第四三通阀；14、第二电动机；15、低压级压缩
机组；16、高压级压缩机组；17、第一蓄热换热器；18、第二蓄热换热器；19、空气储能蓄热器；20、第一动力泵；21、入口阀门；22、压缩空气储存件；23、出口阀门；24、第一放热换热器；25、空气储能蓄冷器；26、第二动力泵；27、第二放热换热器；28、高压级膨胀机组；29、低压级膨胀机组；30、第二发电机；31、第二三通阀。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多级压缩空气储能和热泵储电耦合储能系统，其特征在于，包括：热泵储电子系统，包括依次循环连接的储电压缩机组(2)、储电蓄热器(7)、储电膨胀机组(3)和储电蓄冷器(9)；所述热泵储电子系统还包括轴连接的发电压缩机组(6)和发电膨胀机组(5)，所述发电压缩机组(6)的入口端与所述储电蓄冷器(9)连通，所述发电压缩机组(6)的出口端与所述储电蓄热器(7)连通，所述发电膨胀机组(5)的入口端与所述储电蓄热器(7)连通，所述发电膨胀机组(5)的出口端与所述储电蓄冷器(9)连通；压缩空气储能子系统，包括依次连接的压缩空气储能压缩机组、压缩空气储存件(22)、压缩空气释能膨胀机组；耦合换热器(10)，其第一侧连通在所述发电压缩机组(6)与所述储电蓄热器(7)之间，第二侧连通在压缩空气储存件(22)与压缩空气释能膨胀机组之间。2.根据权利要求1所述的多级压缩空气储能和热泵储电耦合储能系统，其特征在于，所述热泵储电子系统还包括回热换热器(8)，其低压侧的一端与所述储电蓄冷器(9)连通，其低压侧的另一端分别与所述储电压缩机组(2)和所述发电膨胀机组(5)连通，其高压的一端与所述储电蓄热器(7)连通，其高压侧的另一端分别与所述储电膨胀机组(3)和所述发电压缩机组(6)连通。3.根据权利要求2所述的多级压缩空气储能和热泵储电耦合储能系统，其特征在于，所述耦合换热器(10)的第一侧连通在所述回热换热器(8)与所述发电压缩机组(6)之间。4.根据权利要求1至3任一项所述的多级压缩空气储能和热泵储电耦合储能系统，其特征在于，所述压缩空气储能子系统还包括第一蓄热换热器(17)和第一放热换热器(24)，所述第一蓄热换热器(17)的气体侧连通在所述压缩空气储能压缩机组与所述压缩空气储存件(22)之间，所述第一放热换热器(24)的气体侧连通在所述压缩空气储存件(22)与所述压缩空气释能膨胀机组之间。5.根据权利要求4所述的多级压缩空气储能和热泵储电耦合储能系统，其特征在于，还包括空气储能蓄热器(19)和空气储能蓄冷器(25)，所述空气储能蓄热器...
【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，张涵，陈海生，张双，白亚开，凌浩恕，
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：
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