一種耦合太陽能光熱技術的深冷液化空氣儲能方法和系統技術方案

本發明專利技術提供一種太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能方法和系統，所述方法包括以下步驟：步驟1：利用電能將氣態空氣在低溫高壓條件下轉化為液態空氣，收集所述液態空氣，并收集該轉化過程中釋放的熱能，被收集的所述熱能用于為步驟2提供高溫條件；步驟2：將收集到的所述液態空氣在高溫高壓條件下轉化為氣態空氣，并收集該轉化過程中釋放的冷能，被收集的所述冷能用于為步驟1提供低溫條件；還包括：步驟3：收集并儲存太陽能光熱，使用所述太陽能光熱和所述步驟1中所收集的熱能共同為所述步驟2提供高溫條件。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及液化空氣的儲能
，具體涉及一種耦合光熱結合深冷液態空氣的儲能方法和一種光熱儲能發電系統。
技術介紹
深冷液化空氣儲能技術是指在電網負荷低谷期將電能用于壓縮空氣，將空氣高壓密封在報廢礦井、沉降的海底儲氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲氣井中，在電網負荷高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機發電的儲能方式，液態空氣儲能系統具有儲能容量較大、儲能周期長、占地小不依賴于地理條件等優點。儲能時，電能將空氣壓縮、冷卻并液化，同時存儲該過程中釋放的熱能，用于釋能時加熱空氣；釋能時，液態空氣被加壓、氣化，推動膨脹發電機組發電，同時存儲該過程的冷能，用于儲能時冷卻空氣。但現有的深冷液態空氣儲能系統存在以下缺陷：1、深冷液態空氣儲能系統的效率較低，現有技術中液態空氣氣化過程中使用的熱能來自于氣態空氣壓縮成液態空氣時釋放的熱能，由于熱能在收集、存儲和傳遞的過程中有著較大的損耗，因此使得現有的深冷液態空氣儲能系統的液態空氣氣化的轉化率較低，不能滿足使用需求，現有技術中解決此問題的方式為增加儲熱換熱設備，如大型洞穴式儲氣室等，這樣就大大增加了系統的造價和占地面積，并且大型洞穴式儲氣室等也容易受到地震等地質災害的影響。2、另外受限于熱能的傳遞效率，液態空氣氣化的氣化速率較低，動態響應速度慢，往往不能及時的驅動發電機組進行發電。深冷液態空氣儲能系統往往與電站結合使用，在將電能以液態空氣的形式儲存起來的以后，需要投入大量的熱能才能使液態空氣完成氣化，現有的深冷液態空氣儲能系統中，氣態空氣壓縮成液化空氣過程中收集熱能的過程中受限于熱能流失和存儲率限制，往往需要另外通過燃燒礦物等形式提供熱能的供應，因此不僅運行成本較高，而且存在一定的環境污染。
技術實現思路
因此，本專利技術要解決的技術問題在于克服現有技術中深冷液化空氣儲能系統中運行成本較高，而且存在一定環境污染的技術缺陷。為解決上述技術問題，本專利技術提供太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能方法，包括以下步驟：步驟1：利用電能將氣態空氣在低溫高壓條件下轉化為液態空氣，收集所述液態空氣，并收集該轉化過程中釋放的熱能，被收集的所述熱能用于為步驟2提供高溫條件；步驟2：將收集到的所述液態空氣在高溫高壓條件下轉化為氣態空氣，并收集該轉化過程中釋放的冷能，被收集的所述冷能用于為步驟1提供低溫條件；還包括：步驟3：收集并儲存太陽能光熱，使用所述太陽能光熱和所述步驟1中所收集的熱能共同為所述步驟2提供高溫條件。上述的耦合光熱結合深冷液態空氣的儲能方法中，將所述太陽能光熱和所述步驟1中收集的熱能一同或分別儲存。上述的太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能方法中，將所述太陽能光熱和所述步驟1中收集的熱能與換熱流體進行熱交換，所述換熱流體將其攜帶的熱能釋放至進行步驟2的環境中。上述的太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能方法中，所述換熱流體為水。本專利技術還提供一種太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能系統，包括：能量輸入裝置，用于為儲能系統中輸入能量；第一空氣壓縮裝置，受所述能量輸入裝置驅動將氣態空氣進行一級壓縮；空氣凈化裝置，對一級壓縮的所述氣態空氣進行凈化；第二空氣壓縮裝置，受所述能量輸入裝置驅動對經過一級壓縮的所述氣態空氣進行二級壓縮成液態空氣，并收集；熱能回收裝置，對二級壓縮過程中產生的熱能進行收集，并在氣化過程中將收集的熱量輸入到氣化裝置中；氣化裝置，對液態空氣加壓，并接收所述熱能回收裝置提供的熱能，以使液態空氣氣化；冷能回收裝置，對所述氣化裝置中液態空氣氣化過程中產生的冷能進行收集，并能夠將收集的冷能輸出至第一空氣壓縮裝置中；光熱電站原動機，受所述液態空氣氣化驅動做功發電；還包括耦合光熱裝置，所述耦合光熱裝置用于收集太陽能光熱，并將收集到的熱能輸出至液態空氣，為所述液態空氣氣化提供高溫環境。上述的太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能系統中，所述熱能回收裝置為至少一個儲熱罐，所述儲熱罐連接所述耦合光熱裝置和所述熱能回收裝置。上述的太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能系統中，還包括換熱裝置，所述換熱裝置分別連接所述儲熱罐和氣化裝置；所述換熱裝置內存儲有換熱流體，所述儲熱罐中的熱能與所述換熱流體發生熱交換，所述換熱流體將其攜帶的熱能輸出至所述氣化裝置中。上述的太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能系統中，所述能量輸入裝置為電動機，其將電能轉化為機械能并帶動所述第一空氣壓縮裝置和第二空氣壓縮裝置和液化裝置做功。上述的太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能系統中，所述第一空氣壓縮裝置為低壓壓縮機；所述第二空氣壓縮裝置和液化裝置為高壓壓縮機。上述的太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能系統中，所述光熱電站原動機為蒸汽輪機、燃氣輪機或斯特林機中的一種或任意兩種或三種。本專利技術技術方案，具有如下優點：1.本專利技術提供的耦合太陽能光熱技術的深冷液化空氣儲能方法中，通過將太陽能光熱收集后為步驟2提供高溫條件，從而有效的提高了也太空氣的氣化速率，并且太陽能光熱的收集和輸送成本較低，相比于其他補充熱能的方式，太陽能光熱顯然根據經濟優勢。2.本專利技術提供的耦合太陽能光熱技術的深冷液化空氣儲能系統中，將光熱儲能發電系統將深冷液化空氣儲能系統和光熱電站結合使用，通過光熱電站的引入解決了深冷液化空氣儲能系統的用熱需求；而通過深冷液化空氣儲能系統解決了光熱電站受太陽輻射波動性、隨機性影響的問題。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本專利技術的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術實施例2中的耦合太陽能光熱技術的深冷液化空氣儲能方法和系統的原理示意圖。附圖標記說明：1-能量輸入裝置；2-第一空氣壓縮裝置；3-空氣凈化裝置；4-第二空氣壓縮裝置和液化裝置；6-氣化裝置；7-光熱電站原動機；8-耦合光熱裝置；9-冷能回收裝置；12-儲熱罐；13-換熱裝置。具體實施方式下面將結合附圖對本專利技術的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。在本專利技術的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本專利技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本專利技術的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本專利技術的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本專利技術中的具體含義。此外，下面所描述的本專利技術不同實施方式中所涉及的技術特征只本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種耦合太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能方法，包括以下步驟：步驟1：利用電能將氣態空氣在低溫高壓條件下轉化為液態空氣，收集所述液態空氣，并收集該轉化過程中釋放的熱能，被收集的所述熱能用于為步驟2提供高溫條件；步驟2：將收集到的所述液態空氣在高溫高壓條件下轉化為氣態空氣，并收集該轉化過程中釋放的冷能，被收集的所述冷能用于為步驟1提供低溫條件；其特征在于，還包括：步驟3：收集并儲存太陽能光熱，使用所述太陽能光熱和所述步驟1中所收集的熱能共同為所述步驟2提供高溫條件。

【技術特征摘要】
1.一種耦合太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能方法，包括以下步驟：步驟1：利用電能將氣態空氣在低溫高壓條件下轉化為液態空氣，收集所述液態空氣，并收集該轉化過程中釋放的熱能，被收集的所述熱能用于為步驟2提供高溫條件；步驟2：將收集到的所述液態空氣在高溫高壓條件下轉化為氣態空氣，并收集該轉化過程中釋放的冷能，被收集的所述冷能用于為步驟1提供低溫條件；其特征在于，還包括：步驟3：收集并儲存太陽能光熱，使用所述太陽能光熱和所述步驟1中所收集的熱能共同為所述步驟2提供高溫條件。2.根據權利要求1所述的耦合太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能方法，其特征在于：所述步驟3還包括：將所述太陽能光熱和所述步驟1中收集的熱能一同或分別儲存。3.根據權利要求2所述的耦合太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能方法，其特征在于：所述步驟3中收集并儲存太陽能光熱后，還：將所述太陽能光熱和所述步驟1中收集的熱能與換熱流體進行熱交換，所述換熱流體將其攜帶的熱能釋放至進行步驟2的環境中。4.根據權利要求2或3所述的耦合太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能方法，其特征在于：所述換熱流體為水。5.一種耦合太陽能光熱技術的深冷液態空氣的儲能系統，包括：能量輸入裝置(1)，用于為儲能系統中輸入能量；第一空氣壓縮裝置(2)，受所述能量輸入裝置(1)驅動將氣態空氣進行一級壓縮；空氣凈化裝置(3)，對一級壓縮的所述氣態空氣進行凈化；第二空氣壓縮裝置(4)，受所述能量輸入裝置(1)驅動對經過一級壓縮的所述氣態空氣進行二級壓縮成液態空氣，并收集；熱能回收裝置，對二級壓縮過程中產生的熱能進行收集，并在氣化過程中將收集的熱量輸入到氣化裝置(6)中；氣化...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐桂芝，趙波，楊岑玉，王樂，宋潔，金翼，鄧占鋒，胡曉，湯廣福，宋鵬翔，李志遠，梁立曉，
申請(專利權)人：全球能源互聯網研究院，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：北京;11