一種混合工質型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混合工質型深冷液態空氣儲能系統，包括：能量輸入裝置；第一空氣壓縮裝置；空氣凈化裝置；熱能回收裝置；氣化裝置，對液態空氣加壓，并接收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二空氣壓縮裝置中；膨脹機組，受液態空氣氣化驅動膨脹做功；發電機組，發電機組的輸入軸與膨脹機組的輸出軸相連接；還包括混合工質儲罐，混合工質儲罐與液態空氣儲罐通過管道相連通，管道上設置有用于將混合工質儲罐內的工質導入至液態空氣儲罐中的泵體和控制閥。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及深冷液化空氣的儲能
，具體涉及一種深冷液化空氣的儲能方法、使用液態空氣作為工質的儲能系統和發電系統。
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還存在以下缺陷：1、深冷液態空氣儲能系統的效率較低。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。同時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。
技術實現思路
因此，本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液態空氣氣化的轉化率較低、氣化速率較低、以及動態響應速度慢的技術缺陷。為解決上述技術問題，本技術提供一種混合工質型深冷液態空氣儲能方法，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，并收集所述液態空氣，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；所述步驟2中還包括：將比熱容大于空氣的非可燃性惰性氣體構成的混合工質與所述液態空氣混合，待完成所述混合后，將所述液態空氣和混合工質一同氣化。上述的混合工質型深冷液態空氣儲能方法中，所述惰性氣體為氦氣，氮氣或水蒸氣。本技術還提供一種混合工質型的深冷液態空氣儲能系統，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，并收集至液態空氣儲罐中；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二空氣壓縮裝置中；膨脹機組，受所述液態空氣氣化驅動膨脹做功；發電機組，所述發電機組的輸入軸與所述膨脹機組的輸出軸相連接；還包括混合工質儲罐，所述混合工質儲罐與所述液態空氣儲罐通過管道相連通，所述管道上設置有用于將所述混合工質儲罐內的工質導入至所述液態空氣儲罐中的泵體和控制閥。上述的混合工質型的深冷液態空氣儲能系統中，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。上述的混合工質型的深冷液態空氣儲能系統中，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。上述的混合工質型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。上述的混合工質型的深冷液態空氣儲能系統中，所述熱能回收裝置和所述氣化裝置之間通過換熱器相連；所述冷能回收裝置和所述第二空氣壓縮裝置和液化裝置之間通過換冷器相連。本技術技術方案，具有如下優點：1、本技術提供的混合工質型深冷液態空氣儲能方法中，通過將比熱容大于空氣的混合工質與液態空氣進行混合后一同進入氣化環節，使得液態空氣在氣化環節吸收的熱能更多，吸收熱能的速率更快，并且有提升了氣態空氣的焓值，這樣在氣化后在膨脹發電環節則能夠獲得更快的動態響應性能和效率，從而能夠大幅度提升氣態空氣在膨脹發電環節的效率與動態響應性能。2、本技術提供的混合工質型的深冷液態空氣儲能系統中，還設置有混合工質儲罐，混合工質儲罐與液態空氣儲罐通過管道相連通，在管道上設置有用于將混合工質儲罐內的工質導入液態空氣儲罐中的泵體和控制閥。混合工質儲罐用于存儲比熱容大于空氣的非可燃性惰性氣體構成的混合工質，當比熱容大于空氣的混合工質與液態空氣混合后進行氣化時，混合工質的混入能夠使液態空氣吸收更多的熱能、有助于提高熱能吸收速率，且能夠輔助提升氣態空氣的焓值，從而能夠大幅度提升氣態空氣在膨脹發電環節的效率與動態響應性能。附圖說明為了更清楚地說明本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為本技術實施例2中的使用液態空氣作為工質的儲能系統的原理示意圖。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；5-液態空氣儲罐；6-氣化裝置；7-膨脹機組；9-冷能回收裝置；10-換熱器；11-混合工質儲罐。具體實施方式下面將結合附圖對本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技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本技術中的實施例，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，都屬于本技術保護的范圍。在本技術的描述中，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技術中的具體含義。此外，下面所描述的本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本實施例提供一種深冷液化空氣的儲能方法，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，并收集所述液態空氣，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，并收集該轉化過程本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種混合工質型的深冷液態空氣儲能系統，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，并收集至液態空氣儲罐(5)中；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；氣化裝置(6)，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(9)，對所述氣化裝置(6)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二空氣壓縮裝置(4)中；膨脹機組(7)，受所述液態空氣氣化驅動膨脹做功；發電機組，所述發電機組的輸入軸與所述膨脹機組(7)的輸出軸相連接；其特征在于：還包括混合工質儲罐(11)，所述混合工質儲罐(11)與所述液態空氣儲罐(5)通過管道相連通，所述管道上設置有用于將所述混合工質儲罐(11)內的工質導入至所述液態空氣儲罐(5)中的泵體和控制閥。

【技術特征摘要】
1.一種混合工質型的深冷液態空氣儲能系統，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，并收集至液態空氣儲罐(5)中；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；氣化裝置(6)，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(9)，對所述氣化裝置(6)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二空氣壓縮裝置(4)中；膨脹機組(7)，受所述液態空氣氣化驅動膨脹做功；發電機組，所述發電機組的輸入軸與所述膨脹機組(7)的輸出軸相連接；其特征在于：還包括混合工質儲罐(11)，所述混合工質儲罐(11)與所述液態空氣儲罐(5)通過管道相連通，所述管道上設置有用于將...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧占鋒，趙波，楊岑玉，王樂，宋潔，金翼，徐桂芝，胡曉，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