CN113982708B - 一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能*** - Google Patents

一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能*** Download PDF

Info

Publication number
CN113982708B
CN113982708B CN202111252838.6A CN202111252838A CN113982708B CN 113982708 B CN113982708 B CN 113982708B CN 202111252838 A CN202111252838 A CN 202111252838A CN 113982708 B CN113982708 B CN 113982708B
Authority
CN
China
Prior art keywords
storage tank
heat
stage
port
compressed air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111252838.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113982708A (zh
Inventor
郑天文
陈来军
梅生伟
张跃
司杨
郭永庆
陈晓弢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University
Qinghai University
Original Assignee
Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University
Qinghai University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University, Qinghai University filed Critical Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University
Priority to CN202111252838.6A priority Critical patent/CN113982708B/zh
Publication of CN113982708A publication Critical patent/CN113982708A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113982708B publication Critical patent/CN113982708B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/02Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of multiple-expansion type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/006Auxiliaries or details not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02Controlling, e.g. stopping or starting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/02Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for heating purposes, e.g. industrial, domestic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K21/00Steam engine plants not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明提供一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***,涉及储能技术领域。***包括双层储罐和卡琳娜循环机组,其中,双层储罐、多级冷却器、储热罐、多级回热器、C1口、D1口依次连通,形成循环回路、且内部的流动介质为导热油,导热油被压缩空气加热后存储至储热罐,导热油加热流经多级回热器的压缩空气,导热油利用余温加热流经蒸发器的氨水溶液,并流回双层储罐;B1口、分离器、氨膨胀机、吸收器、冷凝器、工质泵、C2口、D2口、A1口依次连通,形成循环回路,内部的流动介质为氨水溶液,氨膨胀机用于膨胀来自分离器的富氨蒸气做功并推动第二发电机输出电力。这样,可有效增加***的储能容量,减少储能过程中的热量散失,提高储能效率。

Description

一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***
技术领域
本发明涉及储能技术领域,具体而言,涉及一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***。
背景技术
随着我国可再生能源、分布式供能和智能电网的蓬勃发展,电网容量不断扩张,用电峰谷差日益增加,对储能技术的需求越来越大。大规模发展储能技术,可以有效解决风能、太阳能等间歇式可再生能源发电不稳定的问题,平滑波动性电能输入、实现电网削峰填谷,提高可再生能源发电的利用率,增强电网运行的安全性。
在现有的大规模电力储能技术中,压缩空气储能得到了广泛应用,其主要原理是利用电力***低谷时段的剩余电力将空气压缩储存在大容量的高压气体储罐里,在需要时将其释放至透平膨胀机发电,具有容量大、经济性好、环境友好、运行成本低等优势。
但是,现有的先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)***在运行过程中会产生大量压缩热,这部分压缩热由于换热器传热温差的限制,不能够完全传递给释能过程的压缩空气,所以***热量不能够被完全利用,使***运行效率降低,同时会导致储热***中的储热介质温度上升,会对***下一次运行产生不利影响,解决方法通常是引入额外的冷却装置,但这会导致***复杂程度的增加和热能的浪费。
发明内容
本发明的目的包括提供一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***,其能够有效增加***的储能容量,减少储能过程中的热量散失,提高储能效率。
本发明的实施例可以这样实现:
第一方面,本发明提供一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***,耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***包括双层储罐、多级压缩机、多级冷却器、多级膨胀机、多级回热器、储热罐、电动机、第一发电机和卡琳娜循环机组,其中,多级冷却器和电动机均与多级压缩机连接,多级回热器和第一发电机均与多级膨胀机连接;
卡琳娜循环机组包括蒸发器、分离器、氨膨胀机、吸收器、冷凝器、工质泵、预热器和第二发电机,其中,蒸发器包括相互连通的A1口和B1口、相互连通的C1口和D1口,预热器包括相互连通的A2口和B2口、相互连通的C2口和D2口;
双层储罐、多级冷却器、储热罐、多级回热器、C1口、D1口依次连通,形成循环回路、且内部的流动介质为导热油,导热油从双层储罐输送至多级冷却器、并被压缩空气加热后存储至储热罐,储热罐输送导热油至多级回热器,导热油加热流经多级回热器的压缩空气,多级回热器输送导热油至蒸发器,导热油利用余温加热流经蒸发器的氨水溶液,并流回双层储罐;
B1口、分离器、氨膨胀机、吸收器、冷凝器、工质泵、C2口、D2口、A1口依次连通,形成循环回路,且内部的流动介质为氨水溶液,氨膨胀机用于膨胀来自分离器的富氨蒸气做功并推动第二发电机输出电力。
在可选的实施方式中,双层储罐包括外层储罐和内层储罐,内层储罐通过通气管道支撑在外层储罐的内部,内层储罐用于存储加压后的空气,外层储罐用于存储蓄热工质。
在可选的实施方式中,内层储罐的内壁上设置有换热翅片。
在可选的实施方式中,外层储罐设置有两处连接口、且分别与多级冷却器和多级回热器连接,内层储罐设置有两处连接口、且分别与多级冷却器和节流阀连接。
在可选的实施方式中,卡琳娜循环机组还包括膨胀阀;
预热器和分离器连通,利用贫氨溶液加热来自工质泵的氨水溶液,膨胀阀的入口和预热器连通,用于对贫氨溶液节流降压,吸收器与膨胀阀、氨膨胀机出口连通,用于将贫氨溶液与富氨蒸气混合,形成氨水混合工质。
在可选的实施方式中,冷凝器连接吸收器出口,冷凝器与多级膨胀机的出口相连,并以多级膨胀机输出的空气作为冷源,冷源用于对氨水混合工质降温冷凝,形成氨水混合物。
在可选的实施方式中,多级压缩机包括多个串联的压缩机,多级冷却器包括多个冷却器,每个压缩机的出口设置有一个冷却器。
在可选的实施方式中,多级膨胀机包括多个串联的膨胀机,多级回热器包括多个回热器,每个膨胀机的入口设置有一个回热器。
在可选的实施方式中,在***压缩储能的过程中,外层储罐内的导热油用于吸收内层储罐内空气的热量,以降低内层储罐内空气的温度。
在可选的实施方式中,在***释能的过程中,外层储罐内的导热油用于对内层储罐进行加热,以提高内层储罐内空气的温度。
本发明实施例提供的一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***的有益效果包括:
通过低温导热油实现对压缩空气储能***在充气储能和膨胀释能阶段储气罐内温度的调节,通过卡琳娜循环机组实现***在膨胀释能阶段余温的利用,可解决在***充气储能过程中储气罐温度升高,造成储气量减少和膨胀释能过程中温度降低,膨胀空气质量减少以及热源浪费的问题,可有效增加压缩空气储能***的储能容量,减少储能过程中的热量散失,提高储能效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***的组成示意图。
图标:100-耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***;200-多级压缩机;1-一级压缩机;2-二级压缩机;300-多级冷却器;3-一级冷却器;4-二级冷却器;400-双层储罐;5-外层储罐;6-内层储罐;7-储热罐;8-电动机;9-第一发电机;500-多级膨胀机;10-一级膨胀机;11-二级膨胀机;600-多级回热器;12-一级回热器;13-二级回热器;14-第一电磁阀;15-第二电磁阀;16-第三电磁阀;700-卡琳娜循环机组;17-蒸发器;18-分离器;19-氨膨胀机;20-第二发电机;21-吸收器;22-膨胀阀;23-冷凝器;24-工质泵;25-预热器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明的实施例中的特征可以相互结合。
压缩空气储能***在运行中需要对储气装置进行频繁的充放气循环。在充放气过程中,由于储气罐内压力持续变化,根据理想气体状态方程,储气罐内空气的温度变化为:
Figure BDA0003322843780000051
由理想气体状态方程可知,相同压力下,随着储气罐内温度的变化,储气罐内储存的空气质量也会发生变化。在充气储能阶段,会产生大量压缩热,储气罐内温度越高,储气罐内存储的空气质量会越少,从而降低了***的储能能力。在放气释能阶段,随着储气罐内高压空气节流后做功,储气罐内温度会逐渐降低,放气结束时储气罐内的温度将低于放气开始时的温度,根据理想气体状态方程,储气罐内的温度越低,其储存的空气质量将越大。
如果能够在压缩空气储能***充放气过程中充分利用好各级热源使气腔内的温度保持在稳定范围内,将显著提高储气装置的单位容积循环量,进而提高储能效率和经济效益。
本实施例提供的一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***,通过设置双层储罐和添加卡琳娜循环机组,将低温的蓄热工质储存于双层储罐的外层,高压空气储存于双层储罐的内层,利用低温的蓄热工质对储气罐内空气进行温度调节,同时通过卡琳娜循环机组高效的利用回热器出口的低温导热油的热量,既保证了***能在额定参数运行,又有效提高了***的储能效率和储能密度。
具体的,请参考图1,本实施例提供的一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***100包括双层储罐400、多级压缩机200、多级冷却器300、多级膨胀机500、多级回热器600、储热罐7、电动机8、第一发电机9和卡琳娜循环机组700。
其中,多级冷却器300和电动机8均与多级压缩机200连接,多级压缩机200的进气口与大气连通,多级回热器600和第一发电机9均与多级膨胀机500连接,多级膨胀机500的排气口与大气连通。
双层储罐400包括外层储罐5和内层储罐6,内层储罐6通过通气管道支撑在外层储罐5的内部,内层储罐6用于存储加压后的空气,外层储罐5用于存储蓄热工质。内层储罐6内设置测温元件,内层储罐6的内壁上设置有换热翅片。外层储罐5设置有两处连接口、且分别与多级冷却器300和多级回热器600直接或间接连接,内层储罐6设置有两处连接口、且分别与多级冷却器300和节流阀连接。高压通气管以密封的方式穿过外层储罐5、连接到内层储罐6。内层储罐6与外层储罐5之间可以采用插管焊接方式连接,也可采用法兰方式连接。
多级压缩机200用于消耗电网低谷电力或可再生能源电力生产高压空气。多级膨胀机500用于在有用电需求时利用高压空气膨胀做功驱动第一发电机9进行发电。
多级压缩机200包括多个串联的压缩机,多级冷却器300包括多个冷却器,每个压缩机的出口设置有一个冷却器。多级膨胀机500包括多个串联的膨胀机,多级回热器600包括多个回热器,每个膨胀机的入口设置有一个回热器。
在多级压缩机200中,相邻的各级压缩机通过级间冷却器的高温侧连通,末级压缩机通过末级冷却器的高温侧与内层储罐6的进口连通;内层储罐6的出口通过初级回热器的低温侧与初级膨胀机的进口连通,相邻的各级膨胀机通过级间回热器的低温侧连通;级间冷却器的低温侧进口与外层储罐5的出口连通、级间冷却器低温侧出口与储热罐7的进口连通;回热器的高温侧进口均与储热罐7的出口连通,回热器的高温侧出口与外层储罐5连通;回热器的高温侧出口与外层储罐5进口连通。
本实施例中,多级压缩机200包括串联的一级压缩机1和二级压缩机2,多级冷却器300包括一级冷却器3和二级冷却器4,一级冷却器3连接在一级压缩机1与二级压缩机2之间,二级冷却器4连接在二级压缩机2与内层储罐6之间。多级膨胀机500包括串联的一级膨胀机10和二级膨胀机11,多级回热器600包括一级回热器12和二级回热器13,一级回热器12连接在内层储罐6与一级膨胀机10之间,二级回热器13连接在一级膨胀机10与二级膨胀机11之间。
卡琳娜循环机组700包括蒸发器17、分离器18、氨膨胀机19、吸收器21、膨胀阀22、冷凝器23、工质泵24、预热器25和第二发电机20,其中,蒸发器17包括相互连通的A1口和B1口、相互连通的C1口和D1口,预热器25包括相互连通的A2口和B2口、相互连通的C2口和D2口。
双层储罐400、多级冷却器300、储热罐7、多级回热器600、C1口、D1口依次连通,形成循环回路、且内部的流动介质为导热油,导热油从双层储罐400输送至多级冷却器300、并被压缩空气加热后存储至储热罐7,储热罐7输送导热油至多级回热器600,导热油加热流经多级回热器600的压缩空气,多级回热器600输送导热油至蒸发器17,导热油利用余温加热流经蒸发器17的氨水溶液,并流回双层储罐400。
B1口、分离器18、氨膨胀机19、吸收器21、冷凝器23、工质泵24、C2口、D2口、A1口依次连通,形成循环回路,且内部的流动介质为氨水溶液。
多级回热器600的高温侧出口均与蒸发器17连通,蒸发器17与分离器18连通,分离器18用于分离蒸发器17产生的高温富氨溶液,形成富氨蒸气和贫氨溶液。分离器18出口分成两路,一路为富氨蒸气依次进入氨膨胀机19和吸收器21,另一路为贫氨溶液依次进入预热器25、膨胀阀22和吸收器21。
膨胀阀22和预热器25相连,对预热器25出口的贫氨溶液降压,氨膨胀机19与第二发电机20连接,氨膨胀机19用于膨胀来自分离器18的富氨蒸气做功并推动第二发电机20输出电力。吸收器21与氨膨胀机19和膨胀阀22连接,利用膨胀阀22输出的低温低压贫氨溶液吸收氨膨胀机19输出的乏气,形成低压氨水混合物;
冷凝器23与吸收器21连接,利用多级膨胀机500出口的低温空气作为冷源对氨水混合物降温冷凝形成低压富氨溶液;工质泵24与冷凝器23连接,对低压富氨溶液进行加压并输送进预热器25的C2口进行加热,氨水溶液在预热器25中利用来自分离器18的贫氨溶液进行预加热后进入蒸发器17,并加热来自来工质泵24的低温富氨溶液。
内层储罐6与多级回热器600之间设置有第一电磁阀14,第一电磁阀14为节流阀;储热罐7和多级冷却器300之间设置有第二电磁阀15;多级回热器600与蒸发器17之间设置有第三电磁阀16。
本实施例提供的一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***100的工作过程:
在***压缩储能的过程中,例如当电网处于负荷低谷或有可再生能源电力供应时:打开第二电磁阀15,关闭第一电磁阀14和第三电磁阀16,启动电动机8带动一级压缩机1和二级压缩机2,并将外层储罐5中储存的导热油持续输送至一级冷却器3和二级冷却器4的低温侧。由此,一级压缩机1将环境空气压缩至高温低压后可直接排入一级冷却器3的高温侧,流经一级冷却器3高温侧的压缩空气会不断将热量释放给流经其低温侧的导热油,导热油吸热升温后则流入储热罐7以备发电阶段使用,放热降温后的压缩空气则进入二级压缩机2继续进行压缩,二级压缩机2将一级冷却器3的排气压缩至高温高压后排入二级冷却器4的高温侧,导热油吸热升温后会直接流入储热罐7以备发电阶段使用,放热降温后的高压空气则流入内层储罐6储存,受换热器效能限制以及刚性储气罐储气的热力过程,放热降温后的高压空气在进入内层储罐6时仍然具有一定的温度且储罐内空气温度会随着储气过程而增加,此时利用外层储罐5内的低温导热油吸收热量,降低压缩储能过程中内层储罐6内空气温度,可以增加同等储气压力下储气罐内储存空气的质量。
在***膨胀释能的过程中,关闭第二电磁阀15,打开第一电磁阀14、第三电磁阀16,将内层储罐6中储存的常温高压的空气输送至一级回热器12的低温侧,并将储热罐7中储存的导热油持续输送至一级回热器12和二级回热器13的高温侧。此时,流经一级回热器12低温侧的空气会不断从流经其高温侧的导热油吸收热量,吸热升温后的压缩空气则进入一级膨胀机10膨胀做功。一级膨胀机10将膨胀做功后的压缩空气排入二级回热器13的低温侧。此时,流经二级回热器13低温侧的空气会不断从流经其高温侧导热油吸收热量,吸热升温后的压缩空气则直接进入二级膨胀机11继续进行膨胀做功,导热油放热降温后通过第三电磁阀16进入蒸发器17,氨水溶液在蒸发器17中吸收导热油热能,导热油进入外层储罐5,用于释能阶段加热内层储罐6内的空气,而生成的氨水混合物气体进入分离器18中,氨水混合物在分离器18中被分离成富氨蒸气和贫氨溶液。富氨蒸气进入氨膨胀机19,所述氨膨胀机19用于利用所述富氨蒸气膨胀做功并推动第二发电机20输出电力,所述富氨蒸气膨胀做功后进入所述吸收器21。所述贫氨溶液进入预热器25,与来自工质泵24的氨水溶液进行热交换。所述预热器25出口贫氨溶液进入膨胀阀22释压膨胀,所述膨胀阀22出口的低温低压贫氨溶液进入吸收器21中吸收来自所述氨膨胀机19出口的乏气,形成低温低压氨水混合物。来自吸收器21的低温低压氨水混合物在冷凝器23中被二级膨胀机11出口的低温空气冷凝后形成氨水溶液进入工质泵24中加压。加压后的氨水溶液在预热器25中预加热后进入蒸发器17中。
在上述过程中,放气时内层储罐6内气压降低,使内层储罐6内空气温度降低,空气比体积减小,利用流入外层储罐5带有余温的导热油对内层储罐6的空气进行加热,可提高膨胀释能过程中内层储罐6内空气温度。
其中,卡琳娜循环机组700做功过程与压缩空气释能发电过程同时进行,循环采用氨水溶液作为循环工质。
优选地,除末级压缩机以外的各级压缩机均定速运行,末级压缩机变速运行,各级压缩机的排气温度均为200℃~400℃,末级压缩机的排气压力范围为4MPa~12MPa。冷却器高温侧的蓄热工质出口温度为150℃~300℃。
本实施例提供的一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***100的有益效果包括:
与现有技术相比,本实施例提供的一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***100通过低温导热油实现对压缩空气储能***在充气储能和膨胀释能阶段储气罐内温度的调节,采用卡琳娜循环机组700吸收余温进行发电,实现压缩空气储能阶段和膨胀释能阶段***储气罐温度的调节控制和发电效率的提升,在压缩储能阶段,通过外层储罐5的低温导热油吸收进入内层储罐6的高温高压气体热量,降低压缩储能过程中的内层储罐6的温度,有效提高了压缩空气储能***的储能能力;膨胀释能阶段,利用来自多级回热器600出口的导热油余热通过卡琳娜循环机组700进行发电,剩余热量随导热油进入外层储罐5用于对内层储罐6内的高压空气加热,使内层储罐6的温度增加,同等情况下可提高释能过程储气罐内空气的压力,有效提高了压缩空气储能的做功能力,从而提高了***的储能效率。
以上所描述的装置实施例仅是示意性的,其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***,其特征在于,所述耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***包括双层储罐(400)、多级压缩机(200)、多级冷却器(300)、多级膨胀机(500)、多级回热器(600)、储热罐(7)、电动机(8)、第一发电机(9)和卡琳娜循环机组(700),其中,所述多级冷却器(300)和所述电动机(8)均与所述多级压缩机(200)连接,所述多级回热器(600)和所述第一发电机(9)均与所述多级膨胀机(500)连接;
所述卡琳娜循环机组(700)包括蒸发器(17)、分离器(18)、氨膨胀机(19)、吸收器(21)、冷凝器(23)、工质泵(24)、预热器(25)和第二发电机(20),其中,所述蒸发器(17)包括相互连通的A1口和B1口、相互连通的C1口和D1口,所述预热器(25)包括相互连通的A2口和B2口、相互连通的C2口和D2口;
所述双层储罐(400)、所述多级冷却器(300)、所述储热罐(7)、所述多级回热器(600)、所述C1口、所述D1口依次连通,形成循环回路、且内部的流动介质为导热油,所述导热油从所述双层储罐(400)输送至所述多级冷却器(300)、并被压缩空气加热后存储至所述储热罐(7),所述储热罐(7)输送所述导热油至所述多级回热器(600),所述导热油加热流经所述多级回热器(600)的所述压缩空气,所述多级回热器(600)输送所述导热油至所述蒸发器(17),所述导热油利用余温加热流经所述蒸发器(17)的氨水溶液,并流回所述双层储罐(400);
所述B1口、所述分离器(18)、所述氨膨胀机(19)、所述吸收器(21)、所述冷凝器(23)、所述工质泵(24)、所述C2口、所述D2口、所述A1口依次连通,形成循环回路,且内部的流动介质为氨水溶液,所述氨膨胀机(19)用于膨胀来自所述分离器(18)的富氨蒸气做功并推动所述第二发电机(20)输出电力。
2.根据权利要求1所述的耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***,其特征在于,所述双层储罐(400)包括外层储罐(5)和内层储罐(6),所述内层储罐(6)通过通气管道支撑在所述外层储罐(5)的内部,所述内层储罐(6)用于存储加压后的空气,所述外层储罐(5)用于存储蓄热工质。
3.根据权利要求2所述的耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***,其特征在于,所述内层储罐(6)的内壁上设置有换热翅片。
4.根据权利要求2所述的耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***,其特征在于,所述外层储罐(5)设置有两处连接口、且分别与所述多级冷却器(300)和所述蒸发器(17)连接,所述内层储罐(6)设置有两处连接口、且分别与所述多级冷却器(300)和节流阀连接。
5.根据权利要求1所述的耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***,其特征在于,所述卡琳娜循环机组(700)还包括膨胀阀(22);
所述预热器(25)和所述分离器(18)连通,利用贫氨溶液加热来自所述工质泵(24)的所述氨水溶液,所述膨胀阀(22)的入口和所述预热器(25)连通,用于对贫氨溶液节流降压,所述吸收器(21)与所述膨胀阀(22)、所述氨膨胀机(19)出口连通,用于将贫氨溶液与富氨蒸气混合,形成氨水混合工质。
6.根据权利要求5所述的耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***,其特征在于,所述冷凝器(23)连接所述吸收器(21)出口,所述冷凝器(23)与所述多级膨胀机(500)的出口相连,并以所述多级膨胀机(500)输出的空气作为冷源,所述冷源用于对所述氨水混合工质降温冷凝,形成氨水混合物。
7.根据权利要求1所述的耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***,其特征在于,所述多级压缩机(200)包括多个串联的压缩机,所述多级冷却器(300)包括多个冷却器,每个所述压缩机的出口设置有一个所述冷却器。
8.根据权利要求1所述的耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***,其特征在于,所述多级膨胀机(500)包括多个串联的膨胀机,所述多级回热器(600)包括多个回热器,每个所述膨胀机的入口设置有一个所述回热器。
9.根据权利要求2所述的耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***,其特征在于,在***压缩储能的过程中,所述外层储罐(5)内的导热油用于吸收所述内层储罐(6)内空气的热量,以降低所述内层储罐(6)内空气的温度。
10.根据权利要求2所述的耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***,其特征在于,在***释能的过程中,所述外层储罐(5)内的导热油用于对所述内层储罐(6)进行加热,以提高所述内层储罐(6)内空气的温度。
CN202111252838.6A 2021-10-27 2021-10-27 一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能*** Active CN113982708B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111252838.6A CN113982708B (zh) 2021-10-27 2021-10-27 一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111252838.6A CN113982708B (zh) 2021-10-27 2021-10-27 一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113982708A CN113982708A (zh) 2022-01-28
CN113982708B true CN113982708B (zh) 2022-09-27

Family

ID=79742212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111252838.6A Active CN113982708B (zh) 2021-10-27 2021-10-27 一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113982708B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115632488B (zh) * 2022-12-21 2023-03-31 势加透博(成都)科技有限公司 一种级联型储能***及储能方法
CN117489569B (zh) * 2023-07-31 2024-05-07 九州绿能科技股份有限公司 一种压缩空气储能***、控制方法及多级储热罐

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108533343A (zh) * 2018-03-29 2018-09-14 华北电力大学 一种利用orc提高压缩空气储能效率的方法和***
CN208024412U (zh) * 2018-01-17 2018-10-30 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种压缩空气储能***
CN112554983A (zh) * 2020-12-16 2021-03-26 青岛科技大学 一种耦合卡琳娜循环的液态二氧化碳储能***及方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8196395B2 (en) * 2009-06-29 2012-06-12 Lightsail Energy, Inc. Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN208024412U (zh) * 2018-01-17 2018-10-30 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种压缩空气储能***
CN108533343A (zh) * 2018-03-29 2018-09-14 华北电力大学 一种利用orc提高压缩空气储能效率的方法和***
CN112554983A (zh) * 2020-12-16 2021-03-26 青岛科技大学 一种耦合卡琳娜循环的液态二氧化碳储能***及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113982708A (zh) 2022-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110374838B (zh) 一种基于lng冷量利用的跨临界二氧化碳储能***及方法
CN113982708B (zh) 一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能***
EP2446122B1 (en) System and method for managing thermal issues in one or more industrial processes
CN109736909B (zh) 多能联供的压缩空气储能***
CN114135349B (zh) 热电厂余热再利用方法及与热电厂耦合的储能发电***
CN105863751A (zh) 一种闭式低温压缩空气储能***和方法
CN114111413B (zh) 一种采用二氧化碳混合工质的压缩储能***及其工作方法
CN112240540A (zh) 基于液态压缩空气储能的火电机组调峰调频***及方法
CN103438612B (zh) 一种以稀有气体为工质的压缩气体分布式能源***
CN111306842A (zh) 适应不同季节的变工况多能联供***及方法
CN109579432B (zh) 利用低温液化储能的天然气和电力互联调峰***
CN115632488A (zh) 一种级联型储能***及储能方法
CN213392296U (zh) 联合发电***
CN115118017A (zh) 一种开放式液态二氧化碳储能***
CN117052494A (zh) 一种多级稳压硐穴式绝热压缩空气储能电站***
CN114991896B (zh) 一种闭式循环储能***及方法
CN114483232B (zh) 一种基于有机闪蒸循环的压缩空气储能***及控制方法
CN114754519B (zh) 一种利用地热井储能蓄热的抽水压缩空气储能***及方法
CN115142924A (zh) 一种带蓄冷装置的二氧化碳储能***
CN213540514U (zh) 压缩热自消纳的液态空气储能***
CN211777626U (zh) 液态空气储能***
CN114370391A (zh) 一种超临界压缩空气储能***
CN117627744B (zh) 耦合固体储热的超临界二氧化碳储能发电***及方法
CN220187509U (zh) 一种错时共用的换热器***及压缩空气储能电站
CN216922237U (zh) 一种空气介质的热泵储电***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant