液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统和方法，储能储气系统包括液态空气储能单元、空气分离单元和至少一个气体储存装置。液态空气储能单元包括第一压缩机、至少一个换热器、节流阀和液态空气储罐，空气分离单元包括空分装置、至少一个储液装置和至少一个储气装置，液态空气储罐与空气分离单元相连，储液装置出口与气体储存装置入口一一对应地相连，且流出储液装置的液态气体能够通过换热器吸收压缩空气的热量以升温。本发明专利技术提出的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统通过将液态空气储能单元与空气分离单元充分耦合，充分利用了装置，避免重复建设，减少了设备成本，拓展了产业链，提高了系统的经济性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统和方法


[0001]本专利技术涉及储能
，尤其是涉及一种液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统和方法。

技术介绍

[0002]液态空气储能技术是指将压缩空气经降温、节流或膨胀之后液化，可大幅提高空气密度，降低储气体积，从而提高储能密度。低温空气分离技术是将液化的空气按照各组分的不同沸点，精馏出氮(沸点
‑
196℃)、氧(沸点
‑
183℃)、氩(
‑
186℃)以及其它稀有气体。氮和氧可直接应用或作为工业原料气，稀有气体则具有很高的战略价值和经济价值。相关技术中的液态空气储能系统与低温空气分离系统中均具有液化空气的进程，存在重复建设的问题，经济性不高。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种经济性好的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统。本专利技术的实施例还提出一种液态空气储能与空气分离耦合的储能储气方法。
[0004]本专利技术实施例的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统，包括液态空气储能单元，所述液态空气储能单元包括第一压缩机、至少一个换热器、节流阀和液态空气储罐，所述第一压缩机用于压缩空气，所述第一压缩机出口与所述换热器热侧进口相连，所述换热器热侧出口经过所述节流阀与所述液态空气储罐相连；空气分离单元，所述空气分离单元包括空分装置、至少一个储液装置和至少一个储气装置，所述液态空气储罐与所述空气分离单元相连，所述空气分离单元用于对液态空气进行分离，所述储液装置用于储存分离的液态气体，所述储气装置用于储存分离的气体；至少一个气体储存装置，所述储液装置出口与所述气体储存装置入口一一对应地相连，且流出所述储液装置的液态气体能够通过所述换热器吸收所述压缩空气的热量以升温。
[0005]本专利技术实施例提出的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统通过将液态空气储能单元与空气分离单元充分耦合，从而充分利用了装置，避免重复建设，减少了设备成本，拓展了产业链，提高了系统的经济性。还将空气分离出的液态气体进行预处理变为气态并进行储存，丰富了系统产物。
[0006]在一些实施例中，所述储能储气系统还包括冷却器，所述换热器包括第一换热器和第二换热器，所述第一压缩机与所述第一换热器进口相连，所述第一换热器出口与所述冷却器进口相连，所述冷却器出口与所述第二换热器进口相连。
[0007]在一些实施例中，储能储气系统包括低温储热罐、高温储热罐和第三换热器，所述低温储液罐与至少一个所述换热器的冷侧进口相连，所述换热器冷侧出口与所述高温储液罐相连，所述高温储液罐与所述第三换热器热侧进口相连，所述第三换热器热侧出口与所述低温储热罐相连，所述液态气体流经所述第三换热器的冷侧以吸收热量。
[0008]在一些实施例中，所述储液装置为多个，所述第三换热器为并联的多个，多个所述储液装置与多个所述第三换热器一一对应。
[0009]在一些实施例中，所述换热器中的至少一者为储冷换热器，所述液态气体流经所述储能换热器以使所述储能换热器储存冷量。
[0010]在一些实施例中，所述储液装置为多个，所述储冷换热器为并联的多个，多个所述储液装置与多个所述储冷换热器一一对应。
[0011]在一些实施例中，所述储液装置包括液氮储罐和液氧储罐，所述气体储存装置包括氮气储存装置和氧气储存装置。
[0012]在一些实施例中，所述储能储气系统包括至少一个透平和至少一个发电机，所述储液装置、所述透平、所述发电机与所述气体储存装置一一对应，液态空气吸热升温汽化后进入所述透平膨胀做功，所述透平用于驱动所述发动机发电，所述透平的出气口与所述气体储存装置相连。
[0013]在一些实施例中，所述储液装置包括液氮储罐，所述气体储存装置包括氮气储存装置；所述储能储气系统还包括氢气储存装置和合成氨单元，所述合成氨单元包括第一混合室和氨反应器，所述氮气储存装置和所述氢气储存装置均与所述第一混合室进口相连，所述第一混合室用于向所述氨反应器提供氮氢混合气体。
[0014]在一些实施例中，所述储能储气系统还包括氢气储存装置和合成甲醇单元，所述合成甲醇单元包括第二混合室和甲醇反应器，所述氢气储存单元与所述第二混合室相连，所述第二混合室用于向所述甲醇反应器提供氢
‑
二氧化碳混合气体。
[0015]在一些实施例中，所述储能储气系统包括电解水单元，所述电解水单元包括电解池，所述电解池与所述氢气储存装置相连。
[0016]在一些实施例中，所述合成氨单元还包括第二压缩机、氮氢储存装置和氨储存装置，所述第一混合室与所述第二压缩机进气口相连，所述第二压缩机用于压缩氮氢混合气体，所述第二压缩机出气口与所述氮氢储存装置进气口相连，所述氮氢储存装置出气口与所述氨反应器进气口相连，所述氨储存装置用于储存所述氨反应器生成的氨。
[0017]在一些实施例中，所述合成甲醇单元还包括第三压缩机、氢
‑
二氧化碳储存装置和甲醇储存装置，所述第二混合室与所述第三压缩机进气口相连，所述第三压缩机用于压缩氢
‑
二氧化碳混合气体，所述第三压缩机出气口与所述氢
‑
二氧化碳储存装置进气口相连，所述氢
‑
二氧化碳储存装置出气口与所述甲醇反应器进气口相连，所述甲醇储存装置用于储存所述甲醇反应器生成的甲醇。
[0018]本专利技术第二方面实施例提供了一种液态空气储能与空气分离耦合的储能储气方法，所述储能储气系统具有供电模式和止供电模式，所述储能储气方法包括：在所述供电模式，电能驱动所述第一压缩机压缩空气；在所述止供电模式，所述储液装置的液态气体流出，通过所述换热器吸收所述压缩空气的热量升温汽化后，储存在所述气体储存装置中。
[0019]在一些实施例中，所述储能储气系统包括发电单元，所述发电单元发电，所述储能储气系统处于所述供电模式，所述发电单元驱动所述第一压缩机压缩空气，所述发电单元不发电，所述储能储气系统处于所述止供电模式。
[0020]在一些实施例中，所述发电单元为光伏发电单元或风电单元。
[0021]本专利技术第三方面实施例提供了一种液态空气储能与空气分离耦合的储能储气方
法，所述储能储气系统具有供电模式和止供电模式，所述储能储气系统包括发电单元，所述储能储气方法包括：所述发电单元发电，所述储能储气系统处于所述供电模式，所述发电单元驱动所述第一压缩机压缩空气，所述发电单元为所述电解池提供电解所需电能；所述发电单元不发电，所述储能储气系统处于所述止供电模式，所述储液装置的液态气体流出，通过所述换热器吸收所述压缩空气的热量升温汽化后，储存在所述气体储存装置中。
[0022]本专利技术第三方面实施例提供了一种液态空气储能与空气分离耦合的储能储气方法，所述储能储气系统具有供电模式和止供电模式，所述储能储气系统包括发电单元，所述储能储气方法包括：所述发电单元发电，所述储能储气系统处于所述供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统，其特征在于，包括：液态空气储能单元，所述液态空气储能单元包括第一压缩机、至少一个换热器、节流阀和液态空气储罐，所述第一压缩机用于压缩空气，所述第一压缩机出口与所述换热器热侧进口相连，所述换热器热侧出口经过所述节流阀与所述液态空气储罐相连；空气分离单元，所述空气分离单元包括空分装置、至少一个储液装置和至少一个储气装置，所述液态空气储罐与所述空气分离单元相连，所述空气分离单元用于对液态空气进行分离，所述储液装置用于储存分离的液态气体，所述储气装置用于储存分离的气体；至少一个气体储存装置，所述储液装置出口与所述气体储存装置入口一一对应地相连，且流出所述储液装置的液态气体能够通过所述换热器吸收所述压缩空气的热量以升温。2.根据权利要求1所述的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统，其特征在于，所述储能储气系统还包括冷却器，所述换热器包括第一换热器和第二换热器，所述第一压缩机与所述第一换热器进口相连，所述第一换热器出口与所述冷却器进口相连，所述冷却器出口与所述第二换热器进口相连。3.根据权利要求1或2所述的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统，其特征在于，包括低温储热罐、高温储热罐和第三换热器，所述低温储液罐与至少一个所述换热器的冷侧进口相连，所述换热器冷侧出口与所述高温储液罐相连，所述高温储液罐与所述第三换热器热侧进口相连，所述第三换热器热侧出口与所述低温储热罐相连，所述液态气体流经所述第三换热器的冷侧以吸收热量。4.根据权利要求3所述的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统，其特征在于，所述储液装置为多个，所述第三换热器为并联的多个，多个所述储液装置与多个所述第三换热器一一对应。5.根据权利要求1或2所述的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统，其特征在于，所述换热器中的至少一者为储冷换热器，所述液态气体流经所述储能换热器以使所述储能换热器储存冷量。6.根据权利要求5所述的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统，其特征在于，所述储液装置为多个，所述储冷换热器为并联的多个，多个所述储液装置与多个所述储冷换热器一一对应。7.根据权利要求5或6所述的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统，其特征在于，所述储液装置包括液氮储罐和液氧储罐，所述气体储存装置包括氮气储存装置和氧气储存装置。8.根据权利要求1
‑
2、4或6所述的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统，其特征在于，包括至少一个透平和至少一个发电机，所述储液装置、所述透平、所述发电机与所述气体储存装置一一对应，液态空气吸热升温汽化后进入所述透平膨胀做功，所述透平用于驱动所述发动机发电，所述透平的出气口与所述气体储存装置相连。9.根据权利要求1所述的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统，其特征在于，所述储液装置包括液氮储罐，所述气体储存装置包括氮气储存装置；所述储能储气系统还包括氢气储存装置和合成氨单元，所述合成氨单元包括第一混合室和氨反应器，所述氮气储存装置和所述氢气储存装置均与所述第一混合室进口相连，所
述第一混合室用于向所述氨反应器提供氮氢混合气体。10.根据权利要求1所述的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统，其特征在于，所述储能储气系统还包括氢气储存装置和合成甲醇单元，所述合成甲醇单元包括第二混合室和甲醇反应器，所述氢气储存单元与所述第二混合室相连，所述第二混合室用于向所述甲醇反应器提供氢
‑
二氧化碳混合气体。11.根据权利要求9或10所述的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统，其特征在于，包括电解水单元，所述电解水单元包括电解池，所述电解池与所述氢气储存装置相连。12.根据权利要求9所述的液态空气储能与空气分离耦合的储能储气系统，其特征在于，所述合成氨单元还包括第二压缩机、氮氢储存装置和氨储存装置，所述第一混合室与所述第二压缩机进气口相连，所述第二压缩机用于压缩氮氢混合气体，所述第二压缩机出气口与所述氮氢储存装置进气口相连，所述氮氢储存装置出气口与所述氨反应器进气口相连，所述氨储存装置用于储存所述氨反应器生成的氨。13.根据权利要求10所述的液态空气储能与...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈峰，王际辉，白宁，姜晓霞，李海朋，赵钊，韩雨辰，兰昊，牛明宇，李鹏，
申请(专利权)人：国家电投集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：