一种复合工质可调频大规模冷电联产储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种复合工质可调频大规模冷电联产储能系统，包括工作介质高压储气罐等；高压储气罐流出的工作介质和空气管路流入的空气混合后通入压缩机，经第一换热器后经过冷凝器和气液分离器实现空气与工作介质液体分离；气液分离器气体出口与空气低温储气罐相连，经第一加热器、空气透平与大气连通，构成空气流路；气液分离器液体出口与工作介质储液罐相连，经第二加热器、工作介质透平回到高压储气罐，构成工作介质回路；储冷罐中的储能介质经第一换热器进入储热罐，经过第一和第二加热器回到储冷罐，构成储能介质回路。本发明专利技术耦合了压缩空气储能和液气压缩储能，具有功率及频率可调、系统灵活性强等优点，同时可提供冷量，实现能源综合利用。实现能源综合利用。实现能源综合利用。

【技术实现步骤摘要】
一种复合工质可调频大规模冷电联产储能系统


[0001]本专利技术属于储能
，特别涉及一种复合工质可调频大规模冷电联产储能系统。

技术介绍

[0002]能源历来是人类文明的先决条件，是人类社会赖以生存和发展的物质基础，在国民经济中具有特别重要的战略地位。当前人类的生产生活方式使得能源负荷呈现昼高夜低的特点，这对电网的调峰能力提出了更高的要求。同时，风能、太阳能和水能等可再生清洁能源在自然条件的限制下具有随机性与较大的波动性，稳定性较差，难以满足电网需求。
[0003]储能技术能实现能量的分时存储与释放，可有效降低电网的调峰压力和提高可再生能源的发电利用率。现有的储能技术主要有抽水蓄能、电化学储能、电磁储能和压缩气体储能等。抽水蓄能可将能量转化为水的势能以储存，可实现能量的大规模存储，但其响应速度较慢，且对地理资源有一定的要求。电化学储能和电磁储能比能量大，响应快，但建设成本高，安全性能也有待提高。现有的压缩气体储能技术主要有压缩空气储能和压缩二氧化碳储能等。压缩空气储能系统响应速度快，但因空气能量密度低，使得系统较为庞大，整体建设成本较高。二氧化碳具有较高的液化温度，且能量密度较高，因此压缩二氧化碳储能系统成本较低，但响应较慢。
[0004]因此，亟需开发一种结构简单、适用于多种使用场景、可调频的大规模储能系统。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种复合工质可调频大规模冷电联产储能系统。本专利技术所提出的复合工质储能系统耦合了压缩空气储能和液气压缩储能，具有功率及频率可调、系统灵活性强等优点，同时可提供冷量，实现能源的综合利用。
[0006]本专利技术采用如下技术方案来实现：
[0007]一种复合工质可调频大规模冷电联产储能系统，包括工作介质高压储气罐、控制阀、压缩机、第一换热器、冷凝器、气液分离器、空气低温储气罐、工作介质储液罐、第一加热器、第二加热器、空气透平、工作介质透平、储冷罐和储热罐；
[0008]从工作介质高压储气罐流出的工作介质和从空气管路进入的空气混合后通入压缩机，后经第一换热器第一流道后分别经过冷凝器和气液分离器实现低温空气与工作介质液体的分离；
[0009]气液分离器气体出口与空气低温储气罐相连，后经第一加热器第一流道、空气透平与大气连通，构成第一空气流路；
[0010]气液分离器液体出口与工作介质储液罐相连，后经第二加热器第一流道、工作介质透平回到工作介质高压储气罐，构成工作介质循环回路；
[0011]储冷罐中的储能介质经第一换热器第二流道后进入储热罐，储热罐出口与第一加热器第二流道入口和第二加热器第二流道入口相连通，分别经过第一加热器和第二加热器
后回到储冷罐，构成储能介质循环回路。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，储热罐与第一加热器、储热罐与第二加热器、空气低温储气罐与第一加热器、储液罐与第二加热器之间均布置有控制阀，在用电需求量较低时，关闭所述四处控制阀，将能量转移至储能介质并存放于储热罐中，在用电需求量较高时，打开所述四处控制阀，将储能介质中所存储的能量转化电能。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，空气低温储气罐出口与第二换热器相连，并最终排入大气，构成第二空气流路，以满足用户对冷量的需求。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，所述工作介质透平为大功率透平，以满足用户大功率稳定电能需求。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，所述空气透平为小功率快速透平，以满足用户小功率灵活电能需求。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，空气低温储气罐与第一加热器、空气低温储气罐与第二换热器之间均设置有调节阀，调节低温空气进入第一空气流路与第二空气流路的比例。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，工作介质高压储气罐出口与空气管路进口均布置有控制阀，调节进入压缩机的混合气体中成分的比例，混合气体中空气与工作介质的比例在合理的范围内，使其满足其中V
air
为混合气体中空气的体积分数，为混合气体中工作介质的体积分数。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，工作介质为二氧化碳。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，储能介质为饱和水或导热油。
[0020]本专利技术进一步的改进在于，储热罐和储冷罐根据实际容量并联。
[0021]本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0022]1、本专利技术一种复合工质可调频大规模冷电联产储能系统，通过第二换热器、小功率空气透平和大功率工作介质透平实现了冷电联产。在用电需求量较低时可将电能转移至储能介质并存放于储热罐中，在用电需求量较高时可将储能介质中储存的能量重新转化为电能，不仅能降低电网调峰压力，同时也能减少可再生能源受自然条件的限制程度，提高可再生能源发电利用率。
[0023]2、本专利技术一种复合工质可调频大规模冷电联产储能系统，耦合了压缩空气储能与液气压缩储能，相比压缩空气储能系统整体建设成本较低，相比液气压缩储能系统系统响应更快。系统对地理资源的需求小，安全性高，建设与维护成本较低，可实现灵活运行。
[0024]3、本专利技术可通过调节工作介质高压储气罐出口与空气管路进口的流量控制阀开度以调节系统中工作介质和空气的供给比例，可通过调节空气低温储气罐出口与第一加热器和第二换热器之间的控制阀的开度以调节空气进入第一空气流路与第二空气流路的比例，从而实现对系统输出功率和频率以及输出冷量功率的调节，满足用户在不同使用场景下对大功率电能、小功率灵活电能、冷量的需求。
附图说明
[0025]图1为本专利技术提出的一种复合工质可调频大规模冷电联产储能系统结构示意图。
[0026]附图标记说明：
[0027]1、二氧化碳高压储气罐；2、压缩机；3、第一换热器；4、冷凝器；5、气液分离器；6、空气低温储气罐；7、二氧化碳储液罐；8、第一加热器；9、第二加热器；10、空气透平；11、二氧化碳透平；12、储热罐；13、储冷罐；14、第二换热器；101、第一控制阀；102、第二控制阀；103、第三控制阀；104、第四控制阀；105、第五控制阀；106、第六控制阀；107、第七控制阀。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合实施例和附图对本专利技术进行详细说明。本专利技术保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本专利技术保护的范围。
[0029]请参阅图1，本专利技术实施例的一种复合工质可调频大规模冷电联产储能系统，工作介质为二氧化碳，储能介质为导热油，其中包括：二氧化碳循环回路组件、空气流路组件、导热油循环回路组件。
[0030]所述二氧化碳循环回路组件具体包括：
[0031]二氧化碳高压储气罐1出口与压缩机2进口相连通，压缩机2出口与第一换热器3第一流道进口相连通，第一换热器3第一流道出口与冷凝器4进口相连通，冷凝器4出口与气液分离器5进口相连通，气液分离器5液体出口与二氧化碳储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合工质可调频大规模冷电联产储能系统，其特征在于，包括工作介质高压储气罐、控制阀、压缩机、第一换热器、冷凝器、气液分离器、空气低温储气罐、工作介质储液罐、第一加热器、第二加热器、空气透平、工作介质透平、储冷罐和储热罐；从工作介质高压储气罐流出的工作介质和从空气管路进入的空气混合后通入压缩机，后经第一换热器第一流道后分别经过冷凝器和气液分离器实现低温空气与工作介质液体的分离；气液分离器气体出口与空气低温储气罐相连，后经第一加热器第一流道、空气透平与大气连通，构成第一空气流路；气液分离器液体出口与工作介质储液罐相连，后经第二加热器第一流道、工作介质透平回到工作介质高压储气罐，构成工作介质循环回路；储冷罐中的储能介质经第一换热器第二流道后进入储热罐，储热罐出口与第一加热器第二流道入口和第二加热器第二流道入口相连通，分别经过第一加热器和第二加热器后回到储冷罐，构成储能介质循环回路。2.根据权利要求1所述的一种复合工质可调频大规模冷电联产储能系统，其特征在于，储热罐与第一加热器、储热罐与第二加热器、空气低温储气罐与第一加热器、储液罐与第二加热器之间均布置有控制阀，在用电需求量较低时，关闭所述四处控制阀，将能量转移至储能介质并存放于储热罐中，在用电需求量较高时，打开所述四处控制阀，将储能介质中所存储的能量转化电能。3.根据权利要求1所述的一种复合工质可调频大规模冷电联产储能系统，其特征在于，空气低温储气罐...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢永慧，徐涛，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：