【技术实现步骤摘要】
本技术属于压缩空气储能，尤其涉及一种水侧定压水蓄热方式的压缩空气储能系统。
技术介绍
1、压缩空气储能系统在运行的过程中，需在压缩侧将空气压缩储存在储气库中，在膨胀侧将储气库中的空气膨胀释放回大气，以此达到储能的作用。而在空气压缩时将释放大量的热量，在空气膨胀时需吸收大量的热量。在之前许多压缩空气储能系统中，压缩时释放的热量直接散失在空气中并未加以利用，而膨胀时吸收的热量则仍需用电力提供。这种方式不仅造成能源的浪费以及用电成本的提高，同时也降低了系统效率。
2、本技术提供了一种水蓄热系统，设置了冷水罐和热水罐来充分利用系统中的余热。即将冷水罐中的水流经压缩侧换热器，换走空气压缩产生的热量后，以热水的形式储存在热水罐中；当空气膨胀过程中需要热量时，再将储罐中的热水的热量通过膨胀侧换热器换出来，用以加热膨胀机中的空气，热量换出后的冷水则流回冷水罐等待下一次循环。此水蓄热系统充分利用回收了系统余热，节约了一次能源的消耗，降低了系统成本，提高了整个系统效率。
3、而水蓄热系统在储能过程中，由于热水罐内热水需求的温度高，需要维持一定的压力才能保证罐内热水不发生汽化，所以需要定压系统，达到使系统压力稳定的目的。
4、目前常用在压缩空气储能领域中的定压系统多为制氮系统定压，其原理为使用制氮机制氮气来补充系统中的压力损失，或需经常排出氮气使罐内压力降低来维持系统稳定。但此类定压方式需额外设置制氮机、氮气压缩机以及氮气缓冲罐系统，使系统初始投资增加的同时，还增加了氮气系统用电等运行成本费用。且每次完成储热-释热
5、本技术采用一种在压缩空气储能领域中的新式定压系统，即水侧定压的水蓄热系统。此系统压力低于设定值时通过定压泵将膨胀水罐内的冷水打进冷水罐，提高系统压力。系统压力高于设定值时通过冷水罐底部管道旁路泄放部分冷水至膨胀水罐，降低系统压力。水侧定压由于使用循环水进行定压，仅需在首次启动过程时充氮，正常运行时基本没有氮气消耗，氮气损耗量少。水侧的循环水在循环使用的过程中也无消耗。且仅需在冷罐上设置充氮装置接口，无需增设制氮机、氮气压缩机以及氮气缓冲罐系统，减少了系统占地面积与系统投资及运行能耗成本，提升了整体工程的经济性。
技术实现思路
1、为实现上述目的，本技术提供一种水侧定压水蓄热方式的压缩空气储能系统，包括相互连接的储能系统、释能系统和储放热定压系统。所述储放热定压系统包括热水罐系统、冷水罐系统、膨胀水罐系统。
2、进一步地，所述储能系统包含电动机、压缩机、换热器、冷却器、气液分离器及冷却塔和储气库。
3、所述储能过程在于，利用电动机驱动压缩机工作，使压缩机内的空气压缩并且温度升高，压缩机内热空气进入换热器将热量换出，冷水罐中的水在流经换热器吸收热空气中的热量后，进入热水罐储存以防能量的损失。换热器内空气经过换热后进入冷却器内进行进一步降温。降温后的压缩空气经过气液分离器干燥后再进入下一级压缩机内进行压缩。最终符合参数要求的高压空气经过末级冷却器和气液分离器后，进入储气库储存。冷却器出水口流出的高温水经冷却塔冷却后重新进入系统循环。
4、进一步地，所述的释能系统包含发电机、膨胀机、换热器与储气库。
5、所述释能过程在于，储气库中的高压空气流入换热器，在换热器中吸收热水罐流出热水中的热量后，在膨胀机内进行膨胀并温度降低。通过膨胀机驱动发电机进行发电，经过多级膨胀后的空气则排入大气中。热水罐内的热水经换热器换走热量后，换热器中温度降低的水再流回至冷水罐，等待下一次循环。
6、进一步地，所述的储放热定压系统包括热水罐系统、冷水罐系统，膨胀水罐系统。
7、储热定压过程：系统运行时，冷水罐内的冷水经换热器吸收热量后温度升高进入热水罐，同时热水罐内的高温氮气经冷热水罐之间的连通管排入冷水罐中，高温氮气进入冷水罐后温度降低。此时若无外部定压系统，罐内压力将降低，热水罐内热水将汽化。通过启动水侧定压系统将膨胀水罐内的水补入冷水罐中，使冷热水罐维持设定压力。
8、放热定压过程：当热水罐内的水经换热器换走热量温度降低后回到冷水罐后，同时冷水罐内低温氮气经冷热水罐之间的连通管回到热水罐中，低温氮气进入热水罐后温度增加。此时若无外部定压系统，罐内压力将增大。通过启动水侧定压系统将冷水罐中的水排回膨胀水罐中，使冷热水罐维持设定压力。
9、进一步的，所述储能电动机连接所述压缩机转动，所述压缩机出气口与所述储能换热器进气口相连，所述储能换热器出气口与所述冷却器进气口相连，所述冷却器进气口与所述气液分离器进气口相连，所述气液分离器出气口与储气库相连，所述冷却塔出水口与所述冷却器进水口相连，所述冷却器出水口与冷却塔入水口相连。
10、进一步的，所述储气库出气口与所述释能换热器进气口相连，所述释能换热器出气口与所述膨胀机进气口相连，空气在膨胀机内膨胀，并带动同轴的释能发电机发电，膨胀机有多级，直至最后一级膨胀完毕后，空气最终从膨胀机最后一级的出气口排入大气。
11、进一步的，所述热水罐进水口与储能换热器出水口相连，释能换热器进水口与热水罐出水口相连。热水罐安全阀、热水罐压力表和热水罐温度表接在热水罐上。
12、进一步的，所述冷水罐出水口与储能换热器进水口相连，释能换热器出水口与冷水罐进水口相连，所述充氮装置的出气口与充氮阀门相连。
13、进一步的，所述膨胀水罐的出水口和所述定压泵的补水泵前阀门入水口连接，所述补水泵前阀门的出水口和补水泵入水口连接，所述补水泵的出水口与补水泵后阀门入水口连接，所述补水泵后阀门的出水口和所述冷水罐连接，所述冷水罐与补水泵旁路阀门入水口连接，补水泵旁路阀门出水口于膨胀水罐相连。
14、进一步的，所述冷水罐和热水罐之间通过氮气连通管连接。
15、有益效果
16、储放热定压系统使整个压缩空气储能系统的效率升高。由于压缩机压缩空气会产生热量，这部分热量如不加以利用将被浪费。而膨胀机做功膨胀需要吸收热量，这部分热量则额外增加了系统运行能耗费用。通过将压缩压缩空气产生的热量换至水中并储存在热水罐内，再将热水罐中热水的热量换出用于膨胀机做工，可达到热量的充分利用，未增加多余能耗，节能环保且提高了整个系统的工作效率。
17、水侧定压的方式大大减少了系统投资成本及运维成本，并减少了氮气的消耗量，降低了系统控制难度。水侧定压由于使用循环水进行定压，氮气损耗量少，仅需在冷罐上设置充氮装置接口，用于启动过程充氮和补充损耗使用，无需增设制氮机、氮气压缩机以及氮气缓冲罐系统，大大减少了系统投资、运行能源成本和氮气的消耗量，提升整体工程的经济性。且液体流量较气体流量更容易监测与控制，使水侧定压系统较目前通用的氮气定压系统控制难度大大降低。
18、膨胀水罐系统中膨胀水罐的微正压设计使系统稳定的同时，还降低了投本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水侧定压水蓄热方式的压缩空气储能系统，其特征在于，
2.如权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述储能电动机（1）连接所述压缩机（2）转动，所述压缩机（2）出气口与所述储能换热器（3）进气口相连，所述储能换热器（3）出气口与所述冷却器（4）进气口相连，所述冷却器（4）出气口与所述气液分离器（5）进气口相连，所述气液分离器（5）出气口与储气库（10）相连，所述冷却塔（9）出水口与所述冷却器（4）进水口相连，所述冷却器（4）出水口与冷却塔（9）入水口相连。
3.如权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述储气库（10）出气口与所述释能换热器（6）进气口相连，所述释能换热器（6）出气口与所述膨胀机（7）进气口相连，空气在膨胀机（7）内膨胀，并带动同轴的释能发电机（8）发电，膨胀机（7）有多级，直至最后一级膨胀完毕后，空气最终从膨胀机（7）最后一级的出气口排入大气。
4.如权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述热水罐（30）进水口与储能换热器（3）出水口相连，释能换热器（6）进水口与热水罐（30）出水口相连；热水罐
5.如权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述冷水罐（40）出水口与储能换热器（3）进水口相连，释能换热器（6）出水口与冷水罐（40）进水口相连，所述充氮装置（45）的出气口与充氮阀门（44）相连。
6.如权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述膨胀水罐（20）的出水口和所述定压泵的补水泵前阀门（21）入水口连接，所述补水泵前阀门（21）的出水口和补水泵（23）入水口连接，所述补水泵（23）的出水口与补水泵后阀门（22）入水口连接，所述补水泵后阀门（22）的出水口和所述冷水罐（40）连接，所述冷水罐（40）与补水泵旁路阀门（24）入水口连接，补水泵旁路阀门（24）出水口于膨胀水罐（20）相连。
7.如权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述冷水罐（40）和热水罐（30）之间通过氮气连通管连接。
...【技术特征摘要】
1.一种水侧定压水蓄热方式的压缩空气储能系统，其特征在于，
2.如权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述储能电动机（1）连接所述压缩机（2）转动，所述压缩机（2）出气口与所述储能换热器（3）进气口相连，所述储能换热器（3）出气口与所述冷却器（4）进气口相连，所述冷却器（4）出气口与所述气液分离器（5）进气口相连，所述气液分离器（5）出气口与储气库（10）相连，所述冷却塔（9）出水口与所述冷却器（4）进水口相连，所述冷却器（4）出水口与冷却塔（9）入水口相连。
3.如权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述储气库（10）出气口与所述释能换热器（6）进气口相连，所述释能换热器（6）出气口与所述膨胀机（7）进气口相连，空气在膨胀机（7）内膨胀，并带动同轴的释能发电机（8）发电，膨胀机（7）有多级，直至最后一级膨胀完毕后，空气最终从膨胀机（7）最后一级的出气口排入大气。
4.如权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述热水罐（30）进水口与储能换热器（...
【专利技术属性】
技术研发人员：王曼，李光进，郝雁涛，吴昊，
申请(专利权)人：上海锅炉厂有限公司，
类型：新型
国别省市：
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