一种压缩空气储能系统及热泵储电耦合系统技术方案

本发明专利技术提供了一种压缩空气储能系统及热泵储电耦合系统，属于储能技术领域，其中压缩空气储能系统包括：第一电动机、第一压缩机、蓄热器、蓄冷器、第二电动机、第二压缩机、第三压缩机、第四压缩机、第一发电机、第一膨胀机、第二膨胀机、第三膨胀机、第四膨胀机、第二发电机；定压储气装置；第三浸没换热器。本发明专利技术提供的储能系统，定压储气装置适于放置在水下，通过水下压力实现整个系统的储能与释能。当定压储气装置固定在水下时，只要其深度没有变化，在进行储能时，压缩空气会克服水的压力，将水排开，存储在定压储气装置内，释能时，在水压的作用下压缩空气从定压储气装置内排出，释放时由于水压恒定，故无需经过减压阀进行减压。故无需经过减压阀进行减压。故无需经过减压阀进行减压。

【技术实现步骤摘要】
一种压缩空气储能系统及热泵储电耦合系统


[0001]本专利技术涉及储能
，具体涉及一种压缩空气储能系统及热泵储电耦合系统。

技术介绍

[0002]压缩空气储能，是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。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，利用电能不断地将空气进行压缩，并将压缩后的空气储存起来，等到电网负荷高峰期时进行释放。
[0003]压缩空气储能系统通常将高压压缩空气存储在容积固定的盐洞、矿洞以及人造刚性容器中。存储的压缩空气在释放时需要经过减压阀进行节流减压减至预定的较低压力，在节流减压过程中浪费了大量的有用能。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中高压压缩空气存储在容积固定的岩洞、矿洞以及人造刚性容器中，释放时需要经过减压阀进行节流减压，在节流过程中浪费有用能的缺陷，从而提供一种压缩空气储能系统及热泵储电耦合系统。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种压缩空气储能系统，包括：
[0006]第一电动机、第一压缩机、蓄热器、第二电动机、第二压缩机、第三压缩机、第四压缩机、第一发电机、第一膨胀机、第二膨胀机、第三膨胀机、第四膨胀机、第二发电机；
[0007]所述第一电动机、第一压缩机和第一膨胀机通过轴结构连接，第一发电机、第四膨胀机和第四压缩机通过轴结构连接，第二电动机、第二压缩机和第三压缩机通过轴结构连接，第二膨胀机、第三膨胀机和第二发电机通过轴结构连接；
[0008]所述第一压缩机、蓄热器、第二压缩机与第三压缩机依次连通，所述第三压缩机的出口与所述第二膨胀机的入口连通，所述第二膨胀机与第三膨胀机连通，所述第三膨胀机的出口与蓄热器连通；
[0009]定压储气装置，适于放置在水下，所述定压储气装置与所述第三压缩机和第二膨胀机之间的管路连通；
[0010]第三浸没换热器设置在所述定压储气装置与第三压缩机和第二膨胀机连通的管路上。
[0011]可选的，所述定压储气装置为柔性容器。
[0012]可选的，所述定压储气装置为柔性储能包。
[0013]可选的，所述定压储气装置放于水面下0－2000米。
[0014]可选的，还包括有空气干燥机，设置在所述第一压缩机的进口管路上。
[0015]可选的，所述第一压缩机和第一膨胀机之间的轴结构上设有第一离合器。
[0016]可选的，所述第四膨胀机与第四压缩机之间的轴结构上设有第二离合器。
[0017]可选的，所述第二压缩机与第三压缩机之间连通有第一沉浸式换热器；
[0018]所述第二膨胀机与第三膨胀机之间连通有第二沉浸式换热器；
[0019]所述定压储气装置与压缩空气储能系统之间设有第三沉浸式换热器。
[0020]还提供了热泵储电耦合系统，包括上述的压缩空气储能系统，还包括：
[0021]蓄冷器、换热器；
[0022]所述蓄冷器分别与第四膨胀机的出口、第四压缩机的进口连通，所述第四压缩机的出口与第四膨胀机的进口分别与所述蓄热器连通，且所述第四压缩机的出口与所述蓄热器连通的管路上设有换热器。
[0023]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0024]1.本专利技术提供的压缩空气储能系统及热泵储电耦合系统，第一电动机、第一压缩机和第一膨胀机通过轴结构连接，第一发电机、第四膨胀机和第四压缩机通过轴结构连接，第二电动机、第二压缩机和第三压缩机通过轴结构连接，第二膨胀机、第三膨胀机和第二发电机通过轴结构连接；第一压缩机、蓄热器、第二压缩机与第三压缩机依次连通，第三压缩机的出口与第二膨胀机的入口连通，第二膨胀机与第三膨胀机连通，定压储气装置与第三压缩机和第二膨胀机之间的管路连通，并且定压储气装置适于放置在水下，通过水下压力实现整个系统的储能与释能。当定压储气装置固定在水下时，只要其深度没有变化，在进行储能时，压缩空气会克服水的压力，将水排开，存储在定压储气装置内，释能时，在水压的作用下压缩空气从定压储气装置内排出，释放时由于水压恒定，故无需经过减压阀进行减压。
[0025]2.本专利技术提供的压缩空气储能系统及热泵储电耦合系统，定压储气装置为柔性容器，具体为柔性储能包，柔性储能包在没有储能时处于干瘪状态，储能过程中会逐渐鼓起，将周围的水排开，直至柔性储能包完全鼓起，存满压缩空气；在释能过程中，柔性储能包在水下压力的作用下会将持续压缩空气挤出并排放至第三膨胀机，使第三膨胀机持续做功带动第二发电机进行发电。
[0026]3.本专利技术提供的压缩空气储能系统及热泵储电耦合系统，定压储气装置放于水面下0－2000米，随着深度的加深，水压会逐渐增加，可以根据所需的水压决定定压储气装置的深度。
[0027]4.本专利技术提供的热泵储电耦合系统及热泵储电耦合系统，通过设置蓄冷器和换热器，并将蓄冷器和换热器连接在压缩空气储能系统内的管路上，实现热泵储电系统与压缩空气储能系统耦合，仅使用一个压缩空气存储装置，可以在热泵储电与压缩空气储能之间进行切换。
附图说明
[0028]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。
[0029]图1为本专利技术实施例提供的一种压缩空气储能系统及热泵储电耦合系统的结构示意图。
[0030]附图标记说明：
[0031]1、第一电动机；2、第一压缩机；3、第一膨胀机；4、第一发电机；5、第四膨胀机；6、第四压缩机；7、第一离合器；8、蓄冷器；9、蓄热器；10、第二离合器；11、空气干燥机；12、第二电动机；13、第二压缩机；14、第三压缩机；15、第一沉浸式换热器；16、第二膨胀机；17、第三膨胀机；18、第二发电机；19、第二沉浸式换热器；20、第三沉浸式换热器；21、定压储气装置；22、换热器；101、第一阀门；102、第二阀门；103、第三阀门；104、第四阀门；105、第五阀门；106、第六阀门；107、第七阀门；108、第八阀门；109、第九阀门；110、第十阀门；111、第十一阀门；112、第十二阀门；113、第十三阀门；114、第十四阀门；115、第十五阀门；116、第十六阀门；117、第十七阀门。
具体实施方式
[0032]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。
[0033]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”等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩空气储能系统及热泵储电耦合系统，其特征在于，包括：第一电动机(1)、第一压缩机(2)、蓄热器(9)、第二电动机(12)、第二压缩机(13)、第三压缩机(14)、第四压缩机(6)、第一发电机(4)、第一膨胀机(3)、第二膨胀机(16)、第三膨胀机(17)、第四膨胀机(5)、第二发电机(18)；所述第一电动机(1)、第一压缩机(2)和第一膨胀机(3)通过轴结构连接，第一发电机(4)、第四膨胀机(5)和第四压缩机(6)通过轴结构连接，第二电动机(12)、第二压缩机(13)和第三压缩机(14)通过轴结构连接，第二膨胀机(16)、第三膨胀机(17)和第二发电机(18)通过轴结构连接；所述第一压缩机(2)、蓄热器(9)、第二压缩机(13)与第三压缩机(14)依次连通，所述第三压缩机(14)的出口与所述第二膨胀机(16)的入口连通，所述第二膨胀机(16)与第三膨胀机(17)连通，所述第三膨胀机(17)的出口与蓄热器(9)连通；定压储气装置(21)，适于放置在水下，所述定压储气装置(21)与所述第三压缩机(14)和第二膨胀机(16)之间的管路连通；第三浸没换热器(20)设置在所述定压储气装置(21)与第三压缩机(14)和第二膨胀机(16)连通的管路上。2.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统及热泵储电耦合系统，其特征在于，所述定压储气装置(21)为柔性容器。3.根据权利要求2所述的压缩空气储能系统及热泵储电耦合系统，其特征在于，所述定...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，张涵，陈海生，林曦鹏，李文，左志涛，
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：