【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大规模储能，尤其涉及一种具有较高充放电效率的液态空气储能系统及方法。
技术介绍
1、液态空气储能(laes，liquid air energy storage)，作为储能技术中的一种，其原理是利用价格低廉的谷电，吸收环境中的空气，然后将其冷却直至其成为液体进行存储；而在用电高峰时再释放液态空气并升压升温，然后进入膨胀机做功发电，实现谷电峰用，可以在电网调峰中起到重要作用。
2、为了保证laes系统的充放电效率，在laes放电时会回收所释放的液态空气中的高低品质冷能，以用于后续laes充电时的空气液化。通常情况下会直接将所释放的常压液态空气一次性加压到放电目标压力，然后在这个放电目标压力下回收液态空气的再气化过程中释放的冷能。
3、液化天然气的再气化(lng-rg)过程可以释放出大量的冷能；这些冷能可以引入laes系统中，提升充电工况下的空气的液化比例和提升laes系统的充放电电效率。通常情况下会直接将所释放的液化天然气一次性加压达到再气化工况的天然气的目标压力，然后在这个目标压力下回收液化天然气的再气化过程中释放的冷能。
4、液态空气的再气化的目标压力通常在8mpa上下；如果目标压力过低，则负面影响放电功率，从而降低充放电效率；如果目标压力过高，则负面影响再气化过程输出的高品质的冷能，可能导致laes充电工况下的环境空气的液化率降低、常压的回流空气比例提高，也会降低充放电效率。
5、进入天然气传输管网的液化天然气的再气化的目标压力通常在10mpa；有些设计方案会首先将
6、然而，常压下的液态空气和液化天然气的液气相变温度非常低，接近这个温度的冷能都是高品质的冷能，是laes系统的稀缺资源。加压之后，液态空气和液化天然气的冷能输出特征会发生巨大的变化，其相变温度会升高，比热容的变化会变缓，输出的冷能的品质会降低。现有技术的加压方式，没有充分考虑这些因素，具有很大的优化空间。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的一个目的是提出一种液态空气储能系统，以解决现有技术中液态空气储能系统的冷能回收的品质损失，导致系统充放电效率不佳的问题。
2、在一些说明性实施例中，所述液态空气储能系统，包括：低温压缩机、低温膨胀机、至少两个放电低温泵、空气超冷放电换热器、空气超冷充电换热器、空气超冷罐、空气超冷介质、深冷放电换热器、深冷充电换热器、深冷罐和深冷介质；
3、其中，在laes放电工况下，
4、液态空气被所述至少两个放电低温泵顺序加压达到液态空气再气化之前的放电目标压力；在液态空气被其中的第一放电低温泵加压之后通过空气超冷放电换热器将所述空气超冷介质冷却到空气超冷温度；所述空气超冷温度的空气超冷介质进入所述空气超冷罐存储；在液态空气被其中的第二放电低温泵加压之后通过深冷放电换热器将所述深冷介质冷却到深冷温度；所述深冷温度的深冷介质进入所述深冷罐存储；
5、其中，在laes充电工况下，
6、环境空气被所述低温压缩机压缩到环境空气液化之前的充电目标压力；环境空气进入所述低温压缩机之前和之后通过深冷充电换热器使用深冷温度的深冷介质将环境空气冷却到深冷温度；达到充电目标压力的深冷温度的环境空气进一步通过空气超冷充电换热器使用空气超冷温度的空气超冷介质将环境空气冷却到空气超冷温度；空气超冷温度的环境空气通过所述低温膨胀机转化为常压的液态空气。
7、在一些可选地实施例中，所述液态空气储能系统，还包括：lng超冷充电换热器、lng超冷罐、lng超冷介质和天然气再气化子系统；所述天然气再气化子系统包括：至少2个lng低温泵、lng超冷换热器和lng深冷换热器；
8、其中，在lng再气化工况下，
9、lng被所述至少2个lng低温泵顺序加压达到lng再气化之前的lng目标压力；在lng被其中的第一lng低温泵加压之后通过lng超冷换热器将所述lng超冷介质冷却到lng超冷温度；所述lng超冷温度的lng超冷介质进入所述lng超冷罐存储；在lng被其中的第二lng低温泵加压之后通过lng深冷换热器将所述深冷介质冷却到深冷温度；所述深冷温度的深冷介质进入所述深冷罐存储；
10、其中，在laes放电工况下，在达到充电目标压力的深冷温度的环境空气冷却到空气超冷温度之前、先通过lng超冷充电换热器使用lng超冷温度的lng超冷介质将环境空气冷却到lng超冷温度；
11、其中，所述lng超冷温度低于所述深冷温度、高于所述空气超冷温度。
12、在一些可选地实施例中，所述放电目标压力高于所述充电目标压力。
13、在一些可选地实施例中，所述低温压缩机包括多个低温压缩机，所述深冷充电换热器包括多个深冷充电换热器，其中，环境空气通过所述多个低温压缩机的顺序多级压缩达到所述目标充电压力，环境空气进入每一级所述低温压缩机之前和之后通过深冷充电换热器使用深冷温度的深冷介质将环境空气冷却到深冷温度。
14、在一些可选地实施例中，所述空气超冷罐、lng超冷罐、深冷罐分别为一对绝热低压容器；所述空气超冷罐、lng超冷罐、深冷罐的冷端容器所存储的介质的温度分别为空气超冷温度、lng超冷温度、深冷温度；空气超冷温度低于lng超冷温度，lng超冷温度低于深冷温度。
15、在一些可选地实施例中，还包括lng膨胀机，其中，所述lng目标压力高于再气化之后的天然气进入天然气管网的压力，所述lng目标压力和所述管网压力的压差通过所述lng膨胀机做功。
16、在一些可选地实施例中，空气超冷放电换热器和/或lng超冷换热器为板式换热器结构。
17、在一些可选地实施例中，所述lng低温泵的数量为3个。
18、在一些可选地实施例中，所述深冷充电换热器包括：位于所述低温压缩机入口的lng深冷充电换热器、以及位于所述低温压缩机出口的空气深冷充电换热器；所述深冷罐包括：相互独立的空气深冷罐和lng深冷罐；所述深冷放电换热器为空气深冷放电换热器；所述深冷介质包括：空气深冷介质和lng深冷介质；
19、其中，在laes放电工况下，
20、在液态空气被其中的第二放电低温泵加压之后通过空气深冷放电换热器将所述空气深冷介质冷却到空气深冷温度；所述空气深冷温度的空气深冷介质进入所述空气深冷罐存储；
21、其中，在lng再气化工况下，
22、在lng被其中的第二lng低温泵加压之后通过lng深冷换热器将所述lng深冷介质冷却到lng深冷温度；所述lng深冷温度的lng深冷介质进入所述lng深冷罐存储；其中，所述空气深冷温度低于所述lng深冷温度；
23、其中，在laes放电工况下，所述环境空气进入所述低温压缩机之前和之后通过深冷充电换热器使用深冷温度的深冷介质将环境空气冷却到深冷温度，具体包括：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液态空气储能系统，其特征在于，包括：低温压缩机、低温膨胀机、至少两个放电低温泵、空气超冷放电换热器、空气超冷充电换热器、空气超冷罐、空气超冷介质、深冷放电换热器、深冷充电换热器、深冷罐和深冷介质；
2.根据权利要求1所述的液态空气储能系统，其特征在于，还包括：LNG超冷充电换热器、LNG超冷罐、LNG超冷介质和天然气再气化子系统；所述天然气再气化子系统包括：至少2个LNG低温泵、LNG超冷换热器和LNG深冷换热器；
3.根据权利要求1所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述放电目标压力高于所述充电目标压力。
4.根据权利要求1-2所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述低温压缩机包括多个低温压缩机，所述深冷充电换热器包括多个深冷充电换热器，
5.根据权利要求1-2所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述空气超冷罐、LNG超冷罐、深冷罐分别为一对绝热低压容器；所述空气超冷罐、LNG超冷罐、深冷罐的冷端容器所存储的介质的温度分别为空气超冷温度、LNG超冷温度、深冷温度；空气超冷温度低于LNG超冷温度，LNG超冷温度低于深冷温度。
6.根据权利要求2所述的液态空气储能系统，其特征在于，还包括LNG膨胀机，其中，所述LNG目标压力高于再气化之后的天然气进入天然气管网的压力，所述LNG目标压力和所述管网压力的压差通过所述LNG膨胀机做功。
7.根据权利要求1-2所述的液态空气储能系统，其特征在于，空气超冷放电换热器和/或LNG超冷换热器为板式换热器结构。
8.根据权利要求2所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述LNG低温泵的数量为3个。
9.根据权利要求2所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述深冷充电换热器包括：位于所述低温压缩机入口的LNG深冷充电换热器、以及位于所述低温压缩机出口的空气深冷充电换热器；所述深冷罐包括：相互独立的空气深冷罐和LNG深冷罐；所述深冷放电换热器为空气深冷放电换热器；所述深冷介质包括：空气深冷介质和LNG深冷介质；
10.一种液态空气储能方法，其特征在于，包括：LAES放电工况和LAES充电工况；
11.根据权利要求10所述的液态空气储能方法，其特征在于，还包括：LNG再气化工况；
12.根据权利要求10所述的液态空气储能方法，其特征在于，所述放电目标压力高于所述充电目标压力。
...【技术特征摘要】
1.一种液态空气储能系统，其特征在于，包括：低温压缩机、低温膨胀机、至少两个放电低温泵、空气超冷放电换热器、空气超冷充电换热器、空气超冷罐、空气超冷介质、深冷放电换热器、深冷充电换热器、深冷罐和深冷介质；
2.根据权利要求1所述的液态空气储能系统，其特征在于，还包括：lng超冷充电换热器、lng超冷罐、lng超冷介质和天然气再气化子系统；所述天然气再气化子系统包括：至少2个lng低温泵、lng超冷换热器和lng深冷换热器；
3.根据权利要求1所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述放电目标压力高于所述充电目标压力。
4.根据权利要求1-2所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述低温压缩机包括多个低温压缩机，所述深冷充电换热器包括多个深冷充电换热器，
5.根据权利要求1-2所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述空气超冷罐、lng超冷罐、深冷罐分别为一对绝热低压容器；所述空气超冷罐、lng超冷罐、深冷罐的冷端容器所存储的介质的温度分别为空气超冷温度、lng超冷温度、深冷温度；空气超冷温度低于lng超冷温度，lng超冷温度低于深冷温度。
6.根据权利要求2所述的液态...
【专利技术属性】
技术研发人员：施政，
申请(专利权)人：瑞焓能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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