【技術實現步驟摘要】
一種壓縮空氣儲能耦合熱泵的冷電氫聯產系統及運行方法
[0001]本專利技術屬于壓縮空氣儲能
，具體涉及一種壓縮空氣儲能耦合熱泵的冷電氫聯產系統及運行方法。
技術介紹
[0002]氫氣在工業上有著廣泛的用途。近年來，由于精細化工、蒽醌法制雙氧水、粉末冶金、油脂加氫、林業品和農業品加氫、生物工程、石油煉制加氫及氫燃料清潔汽車等的迅速發展，對純氫需求量急速增加。其中甲醇裂解制氫產生大量的一氧化碳的同時需要外加200
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300℃的熱源，這會大大增加制氫的補熱成本及一氧化碳的儲存與運輸成本。壓縮空氣儲能系統釋能段也需要將壓縮空氣加熱到高溫狀態以提高系統的輸出功量，從而提高系統效率，然而隨著釋能段入口壓縮空氣溫度的升高，釋能段排氣溫度也將升高，仍然會導致系統效率不高；同時，為保證進入壓縮空氣儲能系統釋能段的工作氣體壓力穩定，現有壓縮空氣儲能系統多采用節流閥降壓的方式，這將導致工作氣體的壓降損失。除此之外，空調制冷系統排熱也將造成大量的能源浪費。因此，合理的梯級利用能源以及減少各系統部件的能量損失對提升系統效率十分必要。
技術實現思路
[0003]為了解決現有技術中存在的問題，本專利技術提供一種壓縮空氣儲能耦合熱泵的冷電氫聯產系統及運行方法，本專利技術耦合了一種三罐釋能模塊，該模塊代替節流閥對壓縮空氣進行壓力調節的同時對這部分壓力能進行充分利用，通過甲醇裂解產生的一氧化碳燃燒熱與壓縮熱對該釋能模塊進行分級補熱，同時使用其低品位排氣余熱對液態甲醇進行預熱，以實現熱量的分級利用，利用熱泵系統為甲...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種壓縮空氣儲能耦合熱泵的冷電氫聯產系統，其特征在于，包括無壩抽水壓縮空氣儲能單元、甲醇裂解制氫單元和熱泵單元；無壩抽水壓縮空氣儲能單元包括依次連接的壓氣機(1)、蓄熱容器(2)、高壓儲氣室(4)、第一換熱器(6)、三罐釋能模塊(7)、第二換熱器(14)、中壓水氣共容倉(9)、抽蓄一體水輪機(10)和地表蓄水池(11)，三罐釋能模塊(7)經第二換熱器(14)與中壓水氣共容倉(9)的氣體入口相連，水氣共容倉(9)的氣體出口經閥門與壓氣機(1)的入口相連，三罐釋能模塊(7)經循環水泵(21)與蓄熱容器(2)冷側入口相連，蓄熱容器(2)的冷側出口與三罐釋能模塊(7)相連；甲醇裂解制氫單元中設置甲醇裂解器(16)，甲醇裂解器(16)耦合熱泵單元，熱泵單元向甲醇裂解器(16)放熱；三罐釋能模塊(7)包括水氣罐組、水輪機組以及循環儲油罐組；水氣罐組包括第一水氣罐(710)、第二水氣罐(714)和第三水氣罐(717)；第一水氣罐(710)、第二水氣罐(714)與第三水氣罐(717)中均設置密封式隔熱板，密封式隔熱板上方為容納油氣空間，密封式隔熱板下方為容水空間；第一水氣罐(710)、第二水氣罐(714)和第三水氣罐(717)頂部均設置進氣口、排氣口、導熱油出口和導熱油入口，進氣口和排氣口分別連通第一換熱器(6)和第三換熱器(8)，導熱油出口和導熱油入口連通儲油罐組的入口和出口；第一水氣罐(710)、第二水氣罐(714)和第三水氣罐(717)的底部兩兩之間通過管道連通，所述管道上設置水輪機組(724)。2.根據權利要求1所述的壓縮空氣儲能耦合熱泵的冷電氫聯產系統，其特征在于，甲醇裂解制氫單元包括依次連接的甲醇液罐(12)、甲醇泵(13)、甲醇裂解器(16)、一氧化碳燃燒室(17)及二氧化碳吸收裝置(18)，甲醇泵(13)出口與第二換熱器(14)冷側入口相連，第二換熱器(14)冷側出口與甲醇裂解器(16)入口相連，一氧化碳燃燒室(17)出口與第一換熱器(6)熱側入口相連，第一換熱器(6)的熱側出口連接二氧化碳吸收裝置(18)；熱泵單元包括熱泵單元(15)、送風機(19)及第三換熱器(8)，熱泵單元(15)的熱流體出口與甲醇裂解器(16)的熱側入口相連，甲醇裂解器(16)熱側出口與第三換熱器(8)熱側入口相連，第三換熱器(8)熱側出口與熱泵單元(15)的冷側入口相連，送風機(19)出口與第三換熱器(8)的冷側入口相連，第三換熱器(8)的冷側出口與一氧化碳燃燒室(17)的空氣入口相連。3.根據權利要求1所述的壓縮空氣儲能耦合熱泵的冷電氫聯產系統，其特征在于，第一水氣罐(710)、第二水氣罐(714)和第三水氣罐(717)中均設置若干疊式肋片，疊式肋片上端與下端分別固定在水氣罐頂部與密封式隔熱板上端面，疊式肋片采用可伸縮結構，所述可伸縮結構至少分為兩段，相鄰兩段之間可滑動連接；每一段疊式肋片均包括若干塊單個肋片。4.根據權利要求3所述的壓縮空氣儲能耦合熱泵的冷電氫聯產系統，其特征在于，疊式肋片上設置卡扣(740a)和卡槽(740b)，軸向相鄰兩段疊式肋片通過卡扣(740a)和卡槽(740b)連接，卡扣(740a)卡在卡槽(740b)中，卡扣(740a)能沿著卡槽(740b)滑動。5.根據權利要求1所述的壓縮空氣儲能耦合熱泵的冷電氫聯產系統，其特征在于，儲油罐組包括循環熱油罐(735)、循環冷油罐(734)、循環油泵(732)以及第四換熱器(739)；循環熱油罐(735)的出口連接循環冷油罐(734)，第四換熱器(739)冷側進出口分別連接循環油泵(732)和循環熱油罐(735)；第四換熱器(739)熱側與蓄熱容器(2)冷側相連；循環冷油罐(734)的入口設置第一導熱油泵(728)，循環熱油罐(735)的出口設置第二導熱油泵(729)。6.根據權利要求1所述的壓縮空氣儲能耦合熱泵的冷電氫聯產系統，其特征在于，蓄熱
容器(2)與高壓儲氣室(4)之間及高壓儲氣室(4)與三罐釋能模塊(7)之間均設置閥門；第一水氣罐(710)、第二水氣罐(714)和第三水氣罐(717)的進氣口、排氣口、導熱油出口和導熱油入口均設置電磁閥。7.根據權利要求1所述的壓縮空氣儲能耦合熱泵的冷電氫聯產系統，其特征在于，第一水氣罐(710)、第二水氣罐(714)和第三水氣罐(717)的頂部均設置油位檢測器和壓力傳感器，第一水氣罐(710)、第二水氣罐(714)、第三水氣罐(717)及循環儲油罐外均設置絕熱層，且內部涂有防銹涂層，導熱油管外包覆絕熱層或導熱油管采用絕熱材料進行制成。8.根據權利要求1所述的壓縮空氣儲能耦合熱泵的冷電氫聯產系統，其特征在于，高壓儲氣室為能承受高壓的地下礦井或鹽穴。9.權利要求1至8中任一項所述的一種壓縮空氣儲能耦合熱泵的冷電...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王煥然，張宇飛，李瑞雄，賀新，孫昊，陶瑞，黃一洲，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：
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