一種空氣級間冷卻的深冷液態空氣儲能系統技術方案

本實用新型專利技術提供一種空氣級間冷卻的深冷液態空氣儲能系統，常規液化流程中，空氣經壓縮機各級進行級間冷卻，這樣可以大大降低壓縮機耗能，但當儲熱溫度較低時，膨脹機組7單位質量出功較少；當儲熱溫度較高時，空氣壓縮機組1的強度受限，因此，在進行液化空氣儲能系統設計過程中，要空氣壓縮機組1、膨脹機組7綜合考慮，從而進行優化設計。本實施例中通過將某一級壓縮機設置為只冷卻不壓縮的冷卻壓縮機，從而使得能夠可靠地控制液態空氣的溫度和壓力情況，從而有助于提高存儲內能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及深冷液化空氣的儲能
，具體涉及空氣級間冷卻的深冷液態空氣儲能系統。
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還存在以下缺陷：深冷液化空氣儲能系統容易受到環境、設備、以及能量損失等多方面因素的影響導致其循環儲能效率較低，運行成本較高，因此有必要提供一種高效能、低成本的深冷液態空氣儲能系統。
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的儲能系統中存在的循環儲能效率較低，運行成本較高的技術缺陷。為解決上述技術問題，本專利技術提供一種空氣級間冷卻的深冷液態空氣儲能系統，包括：空氣壓縮機組，包括若干級空氣壓縮機，使低溫低壓空氣壓縮為高溫高壓的氣態空氣；空氣液化裝置，將所述高溫高壓的氣態空氣液化為液態空氣；熱能回收裝置，對空氣壓縮過程中產生的熱能進行收集；液態空氣儲罐，儲存所述高溫高壓的液態空氣；氣化裝置，使所述高溫高壓的液態空氣氣化為高溫高壓的氣態空氣，并接收所述熱能回收裝置中儲存的熱能；冷能回收裝置，對液態空氣氣化為氣態空氣過程中產生的冷能進行收集，并將冷能釋放至氣態空氣壓縮為液態空氣的過程中；膨脹機組，經液態空氣氣化得到的所述氣態空氣進入所述膨脹機組中驅動所述膨脹機組做工，所述膨脹機組中輸出的氣態空氣回收輸入至所述空氣壓縮機組；級間加熱器，對所述膨脹機組中的若干個膨脹機進行多級加熱；所述空氣壓縮機組中包括至少一個級間換熱器，通過所述級間換熱器使所述氣態空氣溫度下降。上述的空氣級間冷卻的深冷液態空氣儲能系統中，所述級間換熱器為級間不相鄰相鄰設置。上述的空氣級間冷卻的深冷液態空氣儲能系統中，所述空氣壓縮機組包括5級壓縮機，其中第一級和最后一級設置有級間換熱器。上述的空氣級間冷卻的深冷液態空氣儲能系統中，所述膨脹機組至少為兩級膨脹機組，其中每個膨脹機之間的壓力值相同或不同。上述的空氣級間冷卻的深冷液態空氣儲能系統中，所述熱能回收裝置為至少一個儲熱罐。本專利技術技術方案，具有如下優點：1、本專利技術提供的空氣級間冷卻的深冷液態空氣儲能系統中，常規液化流程中，空氣經壓縮機各級進行級間冷卻，這樣可以大大降低壓縮機耗能，但當儲熱溫度較低時，膨脹機組7單位質量出功較少；當儲熱溫度較高時，空氣壓縮機組1的強度受限，因此，在進行液化空氣儲能系統設計過程中，要空氣壓縮機組1、膨脹機組7綜合考慮，從而進行優化設計。本實施例中通過將某一級壓縮機設置為只冷卻不壓縮的冷卻壓縮機，從而使得能夠可靠地控制液態空氣的溫度和壓力情況，從而有助于提高存儲內能。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1中的空氣級間冷卻的深冷液態空氣儲能系統中的原理示意圖。附圖標記說明：1-空氣壓縮機組；3-熱能回收裝置；4-液態空氣儲罐；5-氣化裝置；6-冷能回收裝置；7-膨脹機組；8-級間換熱器。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?；诒緦＠夹g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要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。實施例1本實施例提供一種空氣級間冷卻的深冷液態空氣儲能系統，以下結合圖1對本實施例的儲能系統進行詳細的說明，其包括：空氣壓縮機組1，包括若干級空氣壓縮機，使低溫低壓空氣壓縮為高溫高壓的氣態空氣；熱能回收裝置3，對空氣壓縮過程中產生的熱能進行收集；液態空氣儲罐4，儲存所述高溫高壓的液態空氣；氣化裝置5，使所述高溫高壓的液態空氣氣化為高溫高壓的氣態空氣，并接收所述熱能回收裝置3中儲存的熱能；冷能回收裝置6，對液態空氣氣化為氣態空氣過程中產生的冷能進行收集，并將冷能釋放至氣態空氣壓縮為液態空氣的過程中；膨脹機組7，經液態空氣氣化得到的所述氣態空氣進入所述膨脹機組7中驅動所述膨脹機組7做工，所述膨脹機組7中輸出的氣態空氣回收輸入至所述空氣壓縮機組1；所述空氣壓縮機組1中包括至少一個級間換熱器8，通過所述級間換熱器使所述氣態空氣溫度下降。上述實施方式是本實施例的核心技術方案，常規液化流程中，空氣經壓縮機各級進行級間冷卻，這樣可以大大降低壓縮機耗能，但當儲熱溫度較低時，膨脹機組7單位質量出功較少；當儲熱溫度較高時，空氣壓縮機組1的強度受限，因此，在進行液化空氣儲能系統設計過程中，要空氣壓縮機組1、膨脹機組7綜合考慮，從而進行優化設計。本實施例中通過將某一級壓縮機設置為只冷卻不壓縮的冷卻壓縮機，從而使得能夠可靠地控制液態空氣的溫度和壓力情況，從而有助于提高存儲內能。作為一種優選的實施方式，所述級間換熱器8為級間不相鄰相鄰設置。例如，本實施例中空氣壓縮機組可以為5級壓縮機，其中第一級和最后一級所述壓縮機為冷卻壓縮機。也可以是第二級和第四級是冷卻壓縮機；也可以第一級、第三級和第五級壓縮機為冷卻壓縮機。同理當壓縮機組中有更多壓縮機時，本領域技術人員能夠根據以上描述對冷卻壓縮機所在位置進行具體的設置。本實施例的空氣級間冷卻的深冷液態空氣儲能系統中，能量輸入裝置，即電動機，其將電能轉化為機械能并帶動第一空氣壓縮裝置和第二空氣壓縮裝置做功，其中第一空氣壓縮裝置為低壓壓縮機；第二空氣壓縮裝4為高壓壓縮機。具體地，第一空氣壓縮裝置對受能量輸入裝置驅動將氣態空氣進行一級壓縮，此時經過一級壓縮的空氣仍為氣態，而后被一級壓縮后的氣體通過空氣凈化裝置凈化后再進行二級壓縮，第二空氣壓縮裝置和液化裝置將經過凈化后的空氣在低溫高壓的環境下壓縮本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種空氣級間冷卻的深冷液態空氣儲能系統，包括：空氣壓縮機組(1)，包括若干級空氣壓縮機，使低溫低壓空氣壓縮為高溫高壓的氣態空氣；空氣液化裝置(2)，將所述高溫高壓的氣態空氣液化為液態空氣；熱能回收裝置(3)，對空氣壓縮過程中產生的熱能進行收集；液態空氣儲罐(4)，儲存所述高溫高壓的液態空氣；氣化裝置(5)，使所述高溫高壓的液態空氣氣化為高溫高壓的氣態空氣，并接收所述熱能回收裝置(3)中儲存的熱能；冷能回收裝置(6)，對液態空氣氣化為氣態空氣過程中產生的冷能進行收集，并將冷能釋放至氣態空氣壓縮為液態空氣的過程中；膨脹機組(7)，經液態空氣氣化得到的所述氣態空氣進入所述膨脹機組(7)中驅動所述膨脹機組(7)做工，所述膨脹機組(7)中輸出的氣態空氣回收輸入至所述空氣壓縮機組(1)；級間加熱器，對所述膨脹機組(7)中的若干個膨脹機進行多級加熱；其特征在于：所述空氣壓縮機組(1)中包括至少一個級間換熱器(8)，通過所述級間換熱器使所述氣態空氣溫度下降。

【技術特征摘要】
1.一種空氣級間冷卻的深冷液態空氣儲能系統，包括：空氣壓縮機組(1)，包括若干級空氣壓縮機，使低溫低壓空氣壓縮為高溫高壓的氣態空氣；空氣液化裝置(2)，將所述高溫高壓的氣態空氣液化為液態空氣；熱能回收裝置(3)，對空氣壓縮過程中產生的熱能進行收集；液態空氣儲罐(4)，儲存所述高溫高壓的液態空氣；氣化裝置(5)，使所述高溫高壓的液態空氣氣化為高溫高壓的氣態空氣，并接收所述熱能回收裝置(3)中儲存的熱能；冷能回收裝置(6)，對液態空氣氣化為氣態空氣過程中產生的冷能進行收集，并將冷能釋放至氣態空氣壓縮為液態空氣的過程中；膨脹機組(7)，經液態空氣氣化得到的所述氣態空氣進入所述膨脹機組(7)中驅動所述膨脹機組(7)做工，所述膨脹機組(7)中輸出的氣態空氣回收輸入至所述空氣壓縮機組(1)；級間...

【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：新型
國別省市：北京;11