一种多源蓄热式压缩空气储能系统技术方案

本发明专利技术提供一种多源蓄热式压缩空气储能系统，属于能源利用技术领域，包括太阳能集热器、压缩空气储能系统和蓄热系统，压缩空气储能系统包括依次连接的压缩机、储气室和膨胀机；蓄热系统包括第一换热单元、第二换热单元、第三换热单元、冷罐和热罐，所述冷罐、第一换热单元的低温侧、热罐、第二换热单元的高温侧依次首尾连接，所述第一换热单元的高温侧与所述压缩机的出口连接，所述第二换热单元的低温侧与所述膨胀机的进口连接；所述第三换热单元的低温侧与所述热罐连接，所述第三换热单元的高温侧与所述太阳能集热器连接。本发明专利技术中太阳能集热器对热罐中的介质进行加热，无需受到发电时限的限制，使用率高，控制精度高，且更加准确。确。确。

【技术实现步骤摘要】
一种多源蓄热式压缩空气储能系统


[0001]本专利技术涉及能源利用
，具体涉及一种多源蓄热式压缩空气储能系统。

技术介绍

[0002]电力储能技术能够实现电能在时间和空间上的调节，能够大幅提升可再生能源的并网率，增强可再生能源电力的稳定性与可调节性，是能源革命的关键技术。压缩空气储能系统为一种与抽水蓄能相近、具有大规模、低成本特点的储能技术。
[0003]压缩空气储能系统可以集成于发电侧(如再生能源电站)、电网侧(如作为调峰电站)、用户侧等，皆要求压缩空气储能系统具有较好的变工况调节能力和系统性能。绝热压缩空气储能技术将储热技术与传统压缩空气储能技术相结合，利用储热装置将压缩热储存起来，并在发电时释放出来加热高压空气，将压缩热有效的利用起来还摆脱了压缩空气储能系统对化石燃料的依赖，在压缩空气储能系统中，储热温度受压缩机排气温度限制，进一步限制膨胀机入口温度，压缩机排气温度成为系统效率提升的关键限制因素。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的绿色可再生能源，随着人们环保意识的增强和科技的不断进步，对其进行合理高效的开发利用已成为一项重要的能源技术战略。
[0004]为了提高压缩空气储能的效果，现阶段将太阳能储热与压缩空气储能进行联合使用，通过太阳能储热对进入储气室中的气体进行加热，提高气体温度，进一步提高压缩空气储能的效率增加出功，但是这样设置存在以下问题：对气体加温的控制准确度不高，且太只有在发电做功时才进行太阳能蓄热的使用，太阳能蓄热的使用受到发电时限的局限，降低了其使用率。

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利用太阳能蓄热对气体加温的控制准确度不高，且只有在发电做功时才进行太阳能蓄热的使用的缺陷，从而提供一种多源蓄热式压缩空气储能系统。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种多源蓄热式压缩空气储能系统，包括：
[0007]太阳能集热器；
[0008]压缩空气储能系统，包括依次连接的压缩机、储气室和膨胀机；
[0009]蓄热系统，包括第一换热单元、第二换热单元、第三换热单元、冷罐和热罐，所述冷罐、第一换热单元的低温侧、热罐、第二换热单元的高温侧依次首尾连接，所述第一换热单元的高温侧与所述压缩机的出口连接，所述第二换热单元的低温侧与所述膨胀机的进口连接；所述第三换热单元的低温侧与所述热罐连接，所述第三换热单元的高温侧与所述太阳能集热器连接。
[0010]可选地，所述压缩机具有多组，多组所述压缩机依次串联连接，每一级所述压缩机的出口均设置有所述第一换热单元；
[0011]所述膨胀机具有多组，多组所述膨胀机依次串联连接，每一级所述膨胀机的进口
处均设置有所述第二换热单元。
[0012]可选地，所述冷罐的进口处设置有冷却装置。
[0013]可选地，所述储气室的出口设置有调节阀。
[0014]可选地，所述第一换热单元为间冷器，所述第二换热单元为再热器，所述第三换热单元为导热油换热器。
[0015]可选地，所述蓄热系统还包括阀门和泵体，与所述热罐和冷罐连接的管路上设置有阀门，所述泵体用于对所述冷罐和热罐中的循环介质提供压力。
[0016]可选地，还包括供热系统，所述供热系统包括第四换热单元和供热端，所述供热端与所述第四换热单元的低温侧连接，所述第四换热单元的高温侧与供热支路连接，所述供热支路连接所述热罐和冷罐。
[0017]可选地，所述热罐和第二换热单元的高温侧之间设置有旁通支路。
[0018]可选地，所述供热支路上、所述供热端与所述第四换热单元的低温侧之间均设置有所述泵体。
[0019]可选地，所述第四换热单元为板式换热器。
[0020]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0021]1.本专利技术提供的多源蓄热式压缩空气储能系统，将太阳能集热器和压缩空气储能系统通过蓄热系统进行了结合，通过太阳能集热器对热罐中的介质进行了进一步加热，通过加热后的介质与进入膨胀机中的气体进行换热，增加了膨胀机入口的空气温度，对热罐中的介质进行加热，不仅可以用于对气体的进一步加热，也可以将高温介质用于其他方面，无需受到发电时限的限制，使用率高，本专利技术对太阳能进行了高效利用的同时，提升了压缩空气储能系统的效率。
[0022]通过对热罐中的介质进行加热后对气体进行作用，气体仅需一次加热便实现了要求的温度，对其的调节精度高，控制更准确。
[0023]2.本专利技术提供的多源蓄热式压缩空气储能系统中，压缩机具有多组，多组压缩机依次串联连接，每一级压缩机的出口均设置有第一换热单元，空气从大气中进入压缩机，进入压缩机的空气依次经过压缩机和第一换热单元，串联设置的压缩机使得进入压缩机的空气经过多级压缩，进一步提高空气的压力，第一换热单元的设置对每一级压缩的出口气体的温度进行储存利用，且避免压缩机的出口温度过高造成下一级压缩机的进口温度过高影响压缩机的设备选用；
[0024]膨胀机具有多组，多组膨胀机依次串联连接，每一级膨胀机的进口处均设置有第二换热单元，储气室中的压缩空气依次经过串联的多级膨胀机进行做功，每一级膨胀机的入口均设置第二换热单元，第二换热单元的设置避免空气经过前一级的膨胀机做功后温度下降进入后一级膨胀机有结冰的风险，并且提高了每一级膨胀机入口空气的温度，保证了膨胀机做功的效率。
[0025]3.本专利技术提供的多源蓄热式压缩空气储能系统中，冷罐的进口处设置有冷却装置，与进入冷罐前的介质进行进一步换热，降低介质的温度，进一步提高了冷罐中介质与压缩机出口空气进行换热的效率。
[0026]4.本专利技术提供的多源蓄热式压缩空气储能系统中，储气室的出口设置有调节阀，对储气室中的气体输出压力进行控制调节。
[0027]5.本专利技术提供的多源蓄热式压缩空气储能系统中，第一换热单元为间冷器，第二换热单元为再热器，第三换热单元为导热油换热器，间冷器用于冷却压缩空气，回收压缩热加热冷罐中输出的蓄热介质，产生的高温介质进入热罐储存，再热器与空气进行换热，提升空气温度，提高了进入膨胀机中气体的温度，导热油换热器将导热油的热量传递给热罐中的介质，对其进一步进行升温。
[0028]6.本专利技术提供的多源蓄热式压缩空气储能系统中，泵体的设置用于对循环介质提供压力，阀门用于控制各个连接管路上的通断。
[0029]7.本专利技术提供的多源蓄热式压缩空气储能系统中，还包括供热系统，供热系统包括第四换热单元和供热端，第四换热单元对供热端进行供热，第四换热单元的高温侧与供热支路连接，供热支路连接热罐和冷罐，热罐中的介质与供热系统中的介质进行换热，完成供热，换热后的介质送入冷罐中继续进行压缩热的回收，对热罐中的介质进行了利用，提高了太阳能集热器和热罐中介质的利用率，将供热进行了结合，降低了供热成本。
[0030]8.本专利技术提供的多源蓄热式压缩空气储能系统中，热罐和第二换热单元的高温侧之间设置有旁通支路，旁通支路的设置可以将第二换热单元换热后的介质送入热罐中，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多源蓄热式压缩空气储能系统，其特征在于，包括：太阳能集热器(1)；压缩空气储能系统，包括依次连接的压缩机(2)、储气室(3)和膨胀机(4)；蓄热系统，包括第一换热单元(5)、第二换热单元(6)、第三换热单元(7)、冷罐(8)和热罐(9)，所述冷罐(8)、第一换热单元(5)的低温侧、热罐(9)、第二换热单元(6)的高温侧依次首尾连接，所述第一换热单元(5)的高温侧与所述压缩机(2)的出口连接，所述第二换热单元(6)的低温侧与所述膨胀机(4)的进口连接；所述第三换热单元(7)的低温侧与所述热罐(9)连接，所述第三换热单元(7)的高温侧与所述太阳能集热器(1)连接。2.根据权利要求1所述的多源蓄热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述压缩机(2)具有多组，多组所述压缩机(2)依次串联连接，每一级所述压缩机(2)的出口均设置有所述第一换热单元(5)；所述膨胀机(4)具有多组，多组所述膨胀机(4)依次串联连接，每一级所述膨胀机(4)的进口处均设置有所述第二换热单元(6)。3.根据权利要求1所述的多源蓄热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述冷罐(8)的进口处设置有冷却装置(10)。4.根据权利要求1所述的多源蓄热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述储气室(3)的出口设置有调节阀(11)。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长春，周学志，徐玉杰，凌浩恕，李文，陈海生，
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：