一种压缩气体储能的能量梯级利用系统技术方案

本发明专利技术提供了一种压缩气体储能的能量梯级利用系统，包括若干第一压缩机、若干换热器组、第二压缩机、储气罐、高温储能模块和低温回水模块，若干所述第一压缩机通过管路依次连接，所述第二压缩机一端与最后一个第一压缩机连接，另一端与储气罐连接。本发明专利技术通过使用第一压缩机、第二压缩机、换热器组、高温储能模块和低温回水模块，在不使用冷却塔的情况下，使用梯级冷却的方法，即压缩机后面设置两段冷却，高温段用冷罐中储热介质冷却，高温段热量由冷罐中的循环储热介质带入储热罐，循环利用，低温段使用外部水源冷却，通过控制外部水源的温度，可以进一步降低压缩机出口气体温度，不仅可以降低压缩机功耗，而且可以降低储气罐容积，降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种压缩气体储能的能量梯级利用系统


[0001]本专利技术属于压缩储能
，特别涉及一种压缩气体储能的能量梯级利用系统。

技术介绍

[0002]随着能源结构大变革的进行，新能源的利用占比增加，化石能源减少，从而降低碳排放。压缩气体储能作为大规模利用新能源的重要手段，已经被广泛研究。常规压缩气体储能系统循环效率低，有大量低品位热能被冷却水带走，如图1所示，储能的过程中常温常压的气体经若干段压缩机压缩成高温高压的气体，经过换热器，冷却为低温高压工质储存在储气罐中，压缩热以高温储热介质储存在储热罐中。释能过程中储气罐高压低温工质经过换热器加热为高温高压气体，进入透平膨胀做功，换热器的循环储热介质进入冷却塔冷却，然后进入冷罐进行循环。其中冷却塔带走了大量的低品位热能，导致系统循环效率较低。若不用冷却塔，冷罐中储热介质温度较高，直接去冷却压缩机，导致压缩机入口温度过高，压缩机耗功大大增加，同样导致系统循环效率低，存储的压缩气体温度较高，同等发电量的储气成本大幅增加。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提出一种压缩气体储能的能量梯级利用系统。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种压缩气体储能的能量梯级利用系统，包括若干第一压缩机、若干换热器组、第二压缩机、储气罐、高温储能模块和低温回水模块；
[0006]若干所述第一压缩机通过管路依次连接，所述第二压缩机一端与最后一个第一压缩机连接，另一端与储气罐连接；
[0007]所述换热器组安装在相邻两个所述第一压缩机之间的管路上；
[0008]所述换热器组包括依次连接的第一换热器和第二换热器；
[0009]所述储气罐连接有透平机组；
[0010]所述第二压缩机与储气罐连接的管路上安装有第二换热器；
[0011]所述高温储能模块与第一换热器连接；
[0012]所述高温储能模块与透平机组连接；
[0013]所述低温回水模块与第二换热器连接。
[0014]优选地，所述透平机组包括若干透平机和若干第三换热器；
[0015]若干所述透平机通过管路依次连接；
[0016]所述第三换热器安装在相邻透平机之间的管路上，和/或安装在透平机与储气罐连接的管路上。
[0017]优选地，所述高温储能模块包括冷罐和热罐；
[0018]所述冷罐的出口端与热罐的进口端连接有若干吸热管路；
[0019]所述冷罐的进口端与热罐的出口端连接有若干放热管路。
[0020]优选地，所述第一换热器还与所述吸热管路连通，所述第三换热器还与所述放热管路连通。
[0021]优选地，所述低温回水模块包括冷却管路、若干冷却支路和回水管路；
[0022]所述冷却支路的进口端与冷却管路连接，出口端与回水管路连接，中段与第二换热器连接。
[0023]优选地，所述第二换热器与储气罐连接的管路上安装有第一阀门；
[0024]所述第三换热器与储气罐连接的管路上安装有第二阀门。
[0025]优选地，所述冷罐的出口端和热罐的出口端均安装有增压泵。
[0026]优选地，所述能量梯级利用系统还包括冷却储水模块；
[0027]所述冷却储水模块包括冷却塔和储水管路；
[0028]所述冷却管路中段与第二压缩机和储气罐之间的第二换热器连通；
[0029]所述冷却塔与冷却管路一端连通。
[0030]本专利技术的有益效果：
[0031]本专利技术通过使用第一压缩机、第二压缩机、换热器组、高温储能模块和低温回水模块，在不使用冷却塔的情况下，使用梯级冷却的方法，即压缩机后面设置两段冷却，高温段用冷罐中储热介质冷却，而且高温段热量由冷罐中的循环储热介质带入储热罐，循环利用，低温段使用外部水源冷却，通过控制外部水源的温度，可以进一步降低压缩机出口气体温度，不仅可以降低压缩机功耗，而且可以降低储气罐容积，降低成本，外部水源的回水可以供热用户使用，使得低温热量充分利用，提高了整个系统的能量利用系数。
[0032]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。
[0034]图1示出了现有的压缩气体储能的能量梯级利用系统的结构示意图；
[0035]图2示出了本专利技术对的一种压缩气体储能的能量梯级利用系统的结构示意图；
[0036]图3示出了本专利技术对的一种压缩气体储能的能量梯级利用系统的冷却储水模块的结构图。
[0037]图中：1、第一压缩机；2、第一换热器；3、第二换热器；4、储气罐；5、第二压缩机；6、透平机；7、冷罐；701、吸热管路；8、热罐；801、放热管路；9、第三换热器；10、发电机；11、消音器；12、增压泵；13、电动机；14、过滤器；15、冷却管路；1501、冷却支路；16、回水管路；17、第一阀门；18、第二阀门；19、冷却塔；20、储水管路。
具体实施方式
[0038]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，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。
[0039]一种压缩气体储能的能量梯级利用系统，如图2所示，包括若干第一压缩机1、若干换热器组、第二压缩机5、储气罐4、高温储能模块和低温回水模块；其中，若干第一压缩机1通过管路依次连接，第二压缩机5一端与最后一个第一压缩机1连接，另一端与储气罐4连接，然后换热器组安装在两个相邻的第一压缩机1之间的管路上，而且换热器组包括依次连接的第一换热器2和第二换热器3，第二压缩机5与储气罐4连接的管路上安装有第二换热器3。
[0040]需要说明的是，常温常压气体经过第一压缩机1和第二压缩机5后，气压会逐级升高，这个过程中也会伴随着升温过程，而换热器组可以进行换热，将热能存储起来或者用来供应热水，而最后常温常压气体会变为低温高压工质被存储在储气罐4中。
[0041]需要说明的是，最后一段变频压缩机的压比较小并是波动的，出口温度较小并变化，其热量只需要第二换热器3进行换热，只用外部水源冷却。
[0042]需要进一步说明的是，第一压缩机1和第二压缩机5压缩过程中，常温常压气体经过若干段定频压缩，最后一段为变频压缩成高温高压气体，第一压缩机1和第二压缩机5的压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩气体储能的能量梯级利用系统，其特征在于，包括若干第一压缩机(1)、若干换热器组、第二压缩机(5)、储气罐(4)、高温储能模块和低温回水模块；若干所述第一压缩机(1)通过管路依次连接，所述第二压缩机(5)一端与最后一个第一压缩机(1)连接，另一端与储气罐(4)连接；所述换热器组安装在相邻两个所述第一压缩机(1)之间的管路上；所述换热器组包括依次连接的第一换热器(2)和第二换热器(3)；所述储气罐(4)连接有透平机组；所述第二压缩机(5)与储气罐(4)连接的管路上安装有第二换热器(3)；所述高温储能模块与第一换热器(2)连接；所述高温储能模块与透平机组连接；所述低温回水模块与第二换热器(3)连接。2.根据权利要求1所述的一种压缩气体储能的能量梯级利用系统，其特征在于，所述透平机组包括若干透平机(6)和若干第三换热器(9)；若干所述透平机(6)通过管路依次连接；所述第三换热器(9)安装在相邻透平机(6)之间的管路上，和/或安装在透平机(6)与储气罐(4)连接的管路上。3.根据权利要求2所述的一种压缩气体储能的能量梯级利用系统，其特征在于，所述高温储能模块包括冷罐(7)和热罐(8)；所述冷罐(7)的出口端与热罐(8)的进口端连接有若干吸热管路(701)；所述冷罐(7)的进口端与热罐(8)的出口端连接有若干放热管路(801)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王娟丽，罗方，范立华，范小平，翟璇，王鑫，王高亮，王松，赵先波，钱禹龙，杨志，覃小文，靳亚峰，周嘉，王敏，侯俊鹏，唐军，任利莲，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：