一种液化空气再气化膨胀发电系统及方法技术方案

本发明专利技术提出一种液化空气再气化膨胀发电系统及方法，涉及储能技术领域。包括储液罐和液空再气化子系统，发电机的两侧设置有头部透平膨胀机和尾部透平膨胀机，前一个发电单元的尾部透平膨胀机与后一个发电单元的头部透平膨胀机相连接，储液罐与第一个发电单元的头部透平膨胀机相连接；同一个发电单元的头部透平膨胀机和尾部透平膨胀机之间设置有中央换热器，前一个发电单元的尾部透平膨胀机与后一个发电单元的头部透平膨胀机之间设置有级间换热器，储液罐与第一个发电单元的头部透平膨胀机之间设置有初始换热器。本发明专利技术在每一级透平膨胀机前均设置了换热器，提高了空气的膨胀前温度、膨胀机效率、发电机输出功率。发电机输出功率。发电机输出功率。

【技术实现步骤摘要】
一种液化空气再气化膨胀发电系统及方法


[0001]本专利技术属于能量存储与转化
，尤其涉及一种液化空气再气化膨胀发电系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]近年来，全球储能产业得到快速发展，电源侧、电网侧和用户侧储能市场规模在万亿美元以上，且每年以9％的速度增长，远高于全球电力行业2.5％的增长率。尤其是以风、光为代表的可再生能源迅速发展为储能行业发展带来巨大市场空间。然而，由于新能源间歇性和不稳定性，可再生能源大规模并网和安全稳定地运行仍存在压力。
[0004]大规模储能技术的应用能有效解决上述问题。在诸多储能技术中，基于新型深冷科技的液态空气储能技术是实现新能源并网消纳、合理吸收低谷电、余热资源，并可以稳定输出冷、热、电及工业用气等多种能源的新型储能方法。液态空气储能具有大规模长时储能、清洁低碳、安全、长寿命和不受地理条件限制等突出优点，其应用场景广泛，尤其是在可再生能源消纳、电网调峰调频、黑启动、分布式能源、微网和综合能源服务等领域具有特别优势。
[0005]由于液态空气的密度远大于压缩空气的密度，其储能密度(单位储气容积的发电量)是压缩空气储能的15
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20倍，不需要依赖特殊地理条件(地下盐穴、矿井)，也无需使用大量高压容器，系统无任何安全性问题。正是基于其显著优势，液态空气储能有望成为最具发展前景的新兴能源技术之一，也是未来智能电网的主流支撑技术之一。
[0006]专利技术人发现，现有技术中在将液态空气的储能进行释放过程中，发电机发电效率不够稳定、存在发电机输出功率较低的问题。
[0007]因此，设计一套液态空气再气化膨胀发电系统，用于解决上述可再生能源发电的波动性与储能技术的难点问题，具有广阔的发展前景和十分重要的实用价值。

技术实现思路

[0008]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种液化空气再气化膨胀发电系统及方法，在每一级透平膨胀机前均设置了换热器，提高了空气的膨胀前温度，从而提高膨胀机效率、提高发电机输出功率。
[0009]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0010]本专利技术第一方面提供了一种液化空气再气化膨胀发电系统。
[0011]一种液化空气再气化膨胀发电系统，包括储液罐和液空再气化子系统，所述储液罐内设置有液态空气，所述液空再气化子系统包括依次连接的多个发电单元，每一所述发电单元均包括发电机，所述发电机的两侧分别设置有头部透平膨胀机和尾部透平膨胀机，前一个发电单元的尾部透平膨胀机与后一个发电单元的头部透平膨胀机相连接，储液罐与
第一个发电单元的头部透平膨胀机相连接；同一个发电单元的头部透平膨胀机和尾部透平膨胀机之间设置有中央换热器，前一个发电单元的尾部透平膨胀机与后一个发电单元的头部透平膨胀机之间设置有级间换热器，储液罐与第一个发电单元的头部透平膨胀机之间设置有初始换热器；所述中央换热器、级间换热器和初始换热器均用于对液态空气或气态空气进行加热。
[0012]优选的，同一个发电单元的头部透平膨胀机、尾部透平膨胀机与发电机之间共轴连接。
[0013]优选的，储液罐与初始换热器之间的管路上设置有第一调节阀。
[0014]优选的，前一个发电单元的尾部透平膨胀机与后一个发电单元的头部透平膨胀机之间靠近级间换热器上游的位置设置有第一截止阀和第二截止阀。
[0015]优选的，最后一个发电单元的尾部透平膨胀机与大气相连接。
[0016]优选的，还包括辅助加热子系统，所述辅助加热子系统包括热源工质储罐，所述热源工质储罐内存储有B通路热源工质，所述热源工质储罐分别与中央换热器、级间换热器和初始换热器相连接。
[0017]优选的，所述热源工质储罐顶部设置有出口，底部设置有进口，所述热源工质储罐的出口与中央换热器、级间换热器和初始换热器相连接的管路上设置有第一循环泵和第二调节阀。
[0018]优选的，还包括热源供给系统，所述热源工质储罐与热源供给系统之间通过A通路相连接，所述A通路延伸至热源工质储罐内部，所述A通路内存储有A通路热源工质，所述A通路上设置有第二循环泵。
[0019]优选的，所述热源供给系统包括太阳能热源、压缩机组余热和其他形式热源，所述太阳能热源、压缩机组余热和其他形式热源并联连接在A通路上。
[0020]本专利技术第二方面提供了一种液化空气再气化膨胀发电方法。
[0021]一种液化空气再气化膨胀发电方法，包括以下步骤：
[0022]步骤一：存储于储液罐中的液态空气通过压力差作用输出至管道中；
[0023]步骤二：开启第T个发电单元和第T+1个发电单元之间的第一截止阀，关闭第二截止阀，T的初始值为1；
[0024]步骤三：液态空气进入初始换热器换热气化增压，随后空气进入第T个发电单元的头部透平膨胀机膨胀降压降温，驱动叶轮旋转；
[0025]步骤四：第T个发电单元的头部透平膨胀机出来的空气进入中央换热器，再次换热升温后，进入第T个发电单元的尾部透平膨胀机继续降压降温，驱动叶轮旋转；
[0026]步骤五：第T个发电单元的头部透平膨胀机与尾部透平膨胀机驱动叶轮共同带动第T发电机工作，实现电能输出；
[0027]步骤六：当第T个发电单元运行平稳时，开启第T个发电单元和第T+1个发电单元之间的第二截止阀，关闭第一截止阀，使空气进入第T+1个发电单元；
[0028]步骤七：令T＝T+1，循环上述步骤二至步骤六，直至所有的发电单元均运行平稳；
[0029]步骤八:通过第一调节阀控制液态空气的流量，从而控制多个发电单元的发电功率。
[0030]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0031]1.本专利技术提供了一种液化空气再气化膨胀发电系统及方法，在每一级透平膨胀机前均设置了换热器，用于提高空气的膨胀前温度，从而提高膨胀机效率、提高发电机输出功率。
[0032]2.液态空气再气化膨胀发电系统一般都会搭配空气液化系统一起设置，结合太阳能热源的无地型限制，因此本系统的热源来源稳定，易于实现；当本系统设置地点附近有气体形式的热源可以利用时，可灵活接入，提高系统增益。
[0033]3.本系统中设置热源工质储罐，可对热量进行存储，当液态空气再气化膨胀发电系统启动时，可以随时启动第一循环泵对热量取用，无时间限制。
[0034]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0035]构成本专利技术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。
[0036]图1为第一个实施例的系统结构图。
[0037]附图标记说明：
[0038]1‑
储液罐、2
‑
第一调节阀、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液化空气再气化膨胀发电系统，其特征在于，包括储液罐和液空再气化子系统，所述储液罐内设置有液态空气，所述液空再气化子系统包括依次连接的多个发电单元，每一所述发电单元均包括发电机，所述发电机的两侧分别设置有头部透平膨胀机和尾部透平膨胀机，前一个发电单元的尾部透平膨胀机与后一个发电单元的头部透平膨胀机相连接，储液罐与第一个发电单元的头部透平膨胀机相连接；同一个发电单元的头部透平膨胀机和尾部透平膨胀机之间设置有中央换热器，前一个发电单元的尾部透平膨胀机与后一个发电单元的头部透平膨胀机之间设置有级间换热器，储液罐与第一个发电单元的头部透平膨胀机之间设置有初始换热器；所述中央换热器、级间换热器和初始换热器均用于对液态空气或气态空气进行加热。2.如权利要求1所述的液化空气再气化膨胀发电系统，其特征在于，同一个发电单元的头部透平膨胀机、尾部透平膨胀机与发电机之间共轴连接。3.如权利要求1所述的液化空气再气化膨胀发电系统，其特征在于，储液罐与初始换热器之间的管路上设置有第一调节阀。4.如权利要求1所述的液化空气再气化膨胀发电系统，其特征在于，前一个发电单元的尾部透平膨胀机与后一个发电单元的头部透平膨胀机之间靠近级间换热器上游的位置设置有第一截止阀和第二截止阀。5.如权利要求1所述的液化空气再气化膨胀发电系统，其特征在于，最后一个发电单元的尾部透平膨胀机与大气相连接。6.如权利要求1所述的液化空气再气化膨胀发电系统，其特征在于，还包括辅助加热子系统，所述辅助加热子系统包括热源工质储罐，所述热源工质储罐内存储有B通路热源工质，所述热源工质储罐分别与中央换热器、级间换热器和初始换热器相连接。7.如权利要求6所述的液化空气再气化膨胀发电系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王岳，颜岩，刘兵，武心壮，蒋鑫，叶成，潘东平，桂璐廷，陆俊，姜旭东，陈美华，
申请(专利权)人：江苏希捷新能源工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：