压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统及其控制方法，其中，循环系统包括高温储热罐、中温储热罐、冷却塔和低温储罐，高温储热罐输出端经过单向阀、过热器的加热水路、蒸发器的蒸发水路连接至中温储热罐，中温储热罐再经过单向阀和冷却塔连接至低温储罐，而低温储罐输出端经过单向阀、冷凝器的冷凝水路、冷却器一的冷却水路连接至高温储热罐，形成一个闭环的循环水路。通过调节蒸发压力，以达到蒸发吸热量与冷凝放热量平衡，进而使蒸发器热水量与冷凝器冷水量平衡，以构建冷凝、蒸发用水自循环系统；此系统冷凝回收的热量用于蒸发，可提高系统效率，并且蒸发过程产生的冷水可用于冷凝，冷凝水一次投入，可始终循环使用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及压缩气体储能
，具体涉及一种压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]压缩气体储能是一种气液互换、两态协同储能技术。储能阶段，压缩常温常压的气态工质，通过冷却器将压缩热量换热给储热介质存储，再通过冷凝器将高压气体工质液化存储；发电阶段，通过蒸发器高压液态工质气化，然后利用储热介质存储的热量加热至高温气态，驱动透平发电。
[0003]由于工质在储能阶段冷凝释放出大量热量，需要大量的低温冷却水，而释能过程蒸发相变过程，吸收大量的热量需要大量的热水源，如果水系统为开式系统，在缺水的地区就无法满足用水需求。冷凝水需要冷水机组提供，蒸发过程需要外部热源，并且蒸发过程，气化潜热非常巨大，降低了系统效率。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统及其控制方法，以解决开放式水系统能量利用效率低的问题。
[0005]为此，本专利技术提出了一种压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统，压缩气体储能系统包括：常压储气仓、电动机、压缩机、冷却器一、冷凝器、高压储液罐，蒸发器、过热器、透平、发电机和冷却器二；冷凝、蒸发用水自循环系统包括高温储热罐、中温储热罐、冷却塔和低温储罐，所述高温储热罐输出端经过单向阀、所述过热器的加热水路、所述蒸发器的蒸发水路连接至所述中温储热罐，所述中温储热罐再经过单向阀和所述冷却塔连接至所述低温储罐，而所述低温储罐输出端经过单向阀、所述冷凝器的冷凝水路、所述冷却器一的冷却水路连接至所述高温储热罐，形成一个闭环的循环水路。
[0006]进一步，所述高温储热罐输出端与所述中温储热罐之间水路串联有所述过热器的加热水路。
[0007]进一步，所述过热器和所述透平设有两组，而两组所述过热器的加热水路并联连接，再串联至所述高温储热罐输出端与所述中温储热罐之间水路。
[0008]进一步，所述低温储罐输出端与所述高温储热罐之间水路串联有所述冷却器一的冷却水路。
[0009]进一步，所述压缩机和所述冷却器一设有两组，两组所述所述冷却器一的冷却水路并联连接，再串联至所述低温储罐输出端与所述高温储热罐之间水路。
[0010]进一步，所述常压储气仓通过管道与所述压缩机连接，所述压缩机的出气端依次经过回热器、所述冷凝器连接至所述高压储液罐。
[0011]进一步，所述高压储液罐的输出端依次经过所述蒸发器、所述过热器连接至所述透平，所述透平与所述发电机连接，同时所述透平的排气端经过所述冷却器二连接至所述
常压储气仓。
[0012]进一步，所述高压储液罐输入端和输出端分别设有节流阀。
[0013]本专利技术还提供一种压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统的控制方法，包括以下步骤：
[0014]在储能过程中，控制储气仓中常温常压的气态工质经过压缩机压缩为高温高压气态工质，高温高压气态工质进入冷却器将压缩热量换热给储热介质存储，冷却后的高压气态工质先进入冷凝器前的回热器，再经过冷凝器冷凝为液态存储于储液罐中，控制储液罐中压力为P1。
[0015]进一步的，还包括以下步骤：
[0016]在释能第一阶段，释放高压液罐内的保压气态工质，保压气态工质经过过热器加热后进入透平膨胀做功，此过程储液罐中压力逐渐下降，温度下降，当储液罐内压力降低到目标压力P2时，停止释放保压气态工质。
[0017]进一步的，还包括以下步骤：
[0018]在释能第二阶段，释放液态工质进入蒸发器蒸发，再通过过热器加热进入透平膨胀做功；其中，蒸发器目标压力P2小于储液罐中压力P1，工质蒸发温度T7小于工质冷凝温度T2；
[0019]调节释能过程中储液罐内的压力至目标值，使得工质冷凝温度T2小于冷凝供水温度T3，蒸发器回水温度T6等于冷凝供水温度T3，冷凝回水温度T4等于蒸发器供水温度T5，冷凝器换热量Q1等于蒸发器换热量Q2，冷凝水与蒸发用水达到自平衡。
[0020]本专利技术提供的压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统，通过调节蒸发压力，以达到蒸发吸热量与冷凝放热量平衡，进而使蒸发器热水量与冷凝器冷水量平衡，以构建冷凝、蒸发用水自循环系统；此系统冷凝回收的热量用于蒸发，可提高系统效率，并且蒸发过程产生的冷水可用于冷凝，冷凝水一次投入，可始终循环使用。
[0021]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0022]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0023]图1为本专利技术的压缩气体储能系统的示意图；
[0024]图2为本专利技术的压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统中水系统的示意图；
[0025]附图标记说明：
[0026]1、电动机；2、压缩机；3、冷却器一；4、回热器；5、冷凝器；6、高压储液罐；7、蒸发器；8、过热器；9、透平；10、发电机；11、冷却器二；12、常压储气仓；13、储热罐；14、中温储热罐；15、冷却塔；16、低温储罐；
[0027]P1、冷凝器工质压力；P2、蒸发器目标压力；T1、工质进汽温度；T2、工质冷凝温度；T3、冷凝供水温度；T4、冷凝回水温度；T5、蒸发器供水温度；T6、蒸发器回水温度；T7、工质蒸发温度。
具体实施方式
[0028]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0029]如图1所示，本专利技术的压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统，压缩气体储能系统包括常压储气仓12、压缩机2、冷却器一3、冷凝器5、高压储液罐6，高温储热罐13、冷却水罐，蒸发器7、过热器8、透平9、低温储罐16、热水罐。
[0030]其中，常压储气仓12通过管道与压缩机2连接，压缩机2的出气端依次经过回热器4、冷凝器5连接至高压储液罐6，高压储液罐6的输出端依次经过蒸发器7、过热器8连接至透平9，透平9与发电机10连接，同时透平9的排气端经过冷却器二11连接至常压储气仓12，形成一个闭环的气体循环系统。其中，高压储液罐6输入端和输出端分别设有节流阀。
[0031]具体地，冷凝、蒸发用水自循环系统包括高温储热罐13、中温储热罐14、冷却塔15和低温储罐16；高温储热罐13的输出端经过单向阀、过热器8的加热水路、蒸发器7的蒸发水路连接至中温储热罐14，中温储热罐14再经过单向阀和冷却塔15连接至低温储罐16，而低温储罐16输出端经过单向阀、冷凝器5的冷凝水路、冷却器一3的冷却水路连接至高温储热罐13，形成一个闭环的循环水路。
[0032]其中，本专利技术的压缩气体储能系统中压缩机2、冷却器一3设有两组，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统，其特征在于，压缩气体储能系统包括：常压储气仓(12)、电动机(1)、压缩机(2)、冷却器一(3)、冷凝器(5)、高压储液罐(6)，蒸发器(7)、过热器(8)、透平(9)、发电机(10)和冷却器二(11)；冷凝、蒸发用水自循环系统包括高温储热罐(13)、中温储热罐(14)、冷却塔(15)和低温储罐(16)，所述高温储热罐(13)输出端经过单向阀、所述过热器(8)的加热水路、所述蒸发器(7)的蒸发水路连接至所述中温储热罐(14)，所述中温储热罐(14)再经过单向阀和所述冷却塔(15)连接至所述低温储罐(16)，而所述低温储罐(16)输出端经过单向阀、所述冷凝器(5)的冷凝水路、所述冷却器一(3)的冷却水路连接至所述高温储热罐(13)，形成一个闭环的循环水路。2.根据权利要求1所述的压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统，其特征在于，所述高温储热罐(13)输出端与所述中温储热罐(14)之间水路串联有所述过热器(8)的加热水路。3.根据权利要求2所述的压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统，其特征在于，所述过热器(8)和所述透平(9)设有两组，而两组所述过热器(8)的加热水路并联连接，再串联至所述高温储热罐(13)输出端与所述中温储热罐(14)之间水路。4.根据权利要求1所述的压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统，其特征在于，所述低温储罐(16)输出端与所述高温储热罐(13)之间水路串联有所述冷却器一(3)的冷却水路。5.根据权利要求4所述的压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统，其特征在于，所述压缩机(2)和所述冷却器一(3)设有两组，两组所述所述冷却器一(3)的冷却水路并联连接，再串联至所述低温储罐(16)输出端与所述高温储热罐(13)之间水路。6.根据权利要求1所述的压缩气体储能的冷凝、蒸发用水自循环系统，其特征在于，所述常压储气仓(12)通过管道与所述压缩机(2)连接，所述压缩机(2)的出气端...

【专利技术属性】
技术研发人员：王松，王娟丽，翟璇，王鑫，王高亮，范小平，赵先波，罗方，杨志，范立华，覃小文，靳亚峰，唐军，侯俊鹏，周嘉，任利莲，钱禹龙，刘怡婷，
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：