CN219640022U - 一种太阳能辅助的液化空气储能*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能辅助的液化空气储能***，属于储能技术领域，包括压缩机组、级间冷却器、储冷罐、级间再热器、太阳能集热器、蓄热罐、蓄冷回热器、液态空气储存罐、气液分离器、设置在液态空气储存罐和蓄冷回热器之间的低温泵、设置在蓄冷回热器和气液分离器之间的节流减压阀、膨胀机组和相应的连接管路；所述太阳能集热器与级间冷却器和蓄热罐相连，吸收太阳光加热内部空气并释放高温空气加热级间冷却器置换后的介质，并将加热后的高温介质送入蓄热罐蓄热；当电网电能过剩时，***进行储能，当外界电力不足时，***进行释能。本实用新型不仅可以提高液化空气储能密度和循环效率，而且可以解决太阳能间歇性和不稳定性的问题。

Description

一种太阳能辅助的液化空气储能***

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，尤其是一种太阳能辅助的液化空气储能***。

背景技术

储能技术是处理风光等新能源不确定性，解决可再生能源储存问题的有效手段。液化空气储能技术是传统压缩空气储能技术的改进，与传统压缩空气储能相比其具有储能容积小、储能密度高等优越性，是未来储能技术领域内发展的热点，液化空气储能技术的储能过程是利用多余电能，将常温常压空气液化后储存，释能过程是将液化空气通过加热加压气化，后通过膨胀机进行发电，常规液化空气储能其存在的问题主要是整体循环效率不高，限制了其市场价值。

太阳能作为一种可再生能源，被利用时不产生废气、废料，是一种清洁能源，其到处皆是，就地取用，但其具有间歇性、不稳定性。

因此，有必要研发一种将太阳能与液化空气储能***相结合的***。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种太阳能辅助的液化空气储能***，不仅可以提高液化空气储能密度和循环效率，而且可以解决太阳能间歇性和不稳定性的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种太阳能辅助的液化空气储能***，包括压缩机组、级间冷却器、蓄冷回热器、液态空气储存罐、气液分离器、储冷罐、蓄热罐、太阳能集热器、设置在液态空气储存罐和蓄冷回热器之间的低温泵、设置在蓄冷回热器和气液分离器之间的节流减压阀、级间再热器、膨胀机组和相应的连接管路；

所述压缩机组与级间冷却器相连，利用电网过剩电能驱动将空气压缩成高温高压空气，经级间冷却器降温；

所述储冷罐与级间冷却器和级间再热器相连，给级间冷却器提供低温介质并回收级间再热器换热后的低温介质；

所述太阳能集热器与级间冷却器和蓄热罐相连，吸收太阳光加热内部空气并释放高温空气加热级间冷却器置换后的介质；

所述蓄热罐与太阳能集热器和级间再热器相连，接收并储存经太阳能集热器加热后的高温介质并给级间再热器提供高温介质；

所述蓄冷回热器分别与级间冷却器、级间再热器、液态空气储存罐和气液分离器相连，将来自级间冷却器的空气进一步冷却；

所述气液分离器还与液态空气储存罐相连，将未液化的空气分离出来返回蓄冷回热器，并将液化后的空气送入液态空气储存罐储存；

所述膨胀机组与级间再热器相连，将压缩空气升温膨胀降压获得能量供发电机发电；

当电网电能过剩时，***进行储能，当外界电力不足时，***进行释能。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述压缩机组设置为双级压缩机，包括第一压缩机和第二压缩机；所述级间冷却器包括第一冷却器和第二冷却器；第一压缩机的空气出口端与第一冷却器空气进口端相连，第一冷却器的空气出口端与第二压缩机的空气进口端相连，第二压缩机的空气出口端与第二冷却器的空气进口端相连，第二冷却器的空气出口端与蓄冷回热器的空气进口端相连；所述第一冷却器和所述第二冷却器的介质进口端分别与储冷罐的出口端相连，所述第一冷却器和所述第二冷却器的介质出口端均与太阳能集热器相连。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述膨胀机组设置为双级膨胀机，包括第一膨胀机和第二膨胀机；级间再热器包括第一再热器和第二再热器；第一再热器的空气进口端与蓄冷回热器的空气出口端相连，第一再热器的空气出口端与第一膨胀机的空气进口端相连；第一膨胀机的空气出口端与第二再热器的空气进口端相连，第二再热器的空气出口端与第二膨胀机的空气进口端相连；所述第一再热器和所述第二再热器的介质进口端分别与蓄热罐的出口端相连，所述第一再热器和所述第二再热器的介质出口端均与储冷罐的进口端相连。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述储冷罐和蓄热罐中的介质均采用导热油。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：

本实用新型将液化空气储能与太阳能相结合，在储能过程中利用太阳能集热器产生的热量辅助加热从级间冷却器出来的导热油，提高了储存到蓄热罐中导热油的温度；与传统液化空气储能相比，本实用新型提高了蓄热罐中导热油的温度，有效增加了传统液化空气储能***的储能密度，***整体的循环效率大幅提升，同时***有效利用了太阳能，缓解了太阳能不稳定性和间歇性，降低了弃光。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本实用新型实施例中太阳能辅助液化空气***示意图；

其中，1、第一压缩机，2、第一冷却器，3、第二压缩机，4、第二冷却器，5、蓄冷回热器，6、液态空气储存罐，7、气液分离器，8、储冷罐，9、蓄热罐，10、太阳能集热器，11、第一再热器，12、第一膨胀机，13、第二再热器，14、第二膨胀机。

具体实施方式

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语 “包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明：

如图1所示，一种太阳能辅助的液化空气储能***，包括压缩机组、级间冷却器、蓄冷回热器5、液态空气储存罐6、气液分离器7、储冷罐8、蓄热罐9、太阳能集热器10、设置在液态空气储存罐6和蓄冷回热器5之间的低温泵、设置在蓄冷回热器5和气液分离器7之间的节流减压阀、级间再热器、膨胀机组和相应的连接管路；

所述压缩机组与级间冷却器相连，利用电网过剩电能驱动将空气压缩成高温高压空气，经级间冷却器降温；

所述储冷罐8与级间冷却器和级间再热器相连，给级间冷却器提供低温介质并回收级间再热器换热后的低温介质；

所述太阳能集热器10与级间冷却器和蓄热罐9相连，吸收太阳光加热内部空气并释放高温空气加热级间冷却器置换后的介质；

所述蓄热罐9与太阳能集热器10和级间再热器相连，接收并储存经太阳能集热器10加热后的高温介质并给级间再热器提供高温介质；

所述蓄冷回热器5分别与级间冷却器、级间再热器、液态空气储存罐6和气液分离器7相连，将来自级间冷却器的空气进一步冷却；蓄冷回热器5实质上是一种换热器，压缩过程中产生的高温高压空气被释能过程中的低温液态空气和气液分离器7分离出的未液化的空气冷却，使空气更容易液化；

液态空气储存罐6的液态空气和来自气液分离器7的未液化的空气进一步冷却；

所述气液分离器还与液态空气储存罐6相连，将未液化的空气分离出来返回蓄冷回热器5，并将液化后的空气送入液态空气储存罐6储存；

所述膨胀机组与级间再热器相连，将压缩空气升温膨胀降压获得能量供发电机发电；

当电网电能过剩时，***进行储能，当外界电力不足时，***进行释能。

进一步的，所述压缩机组可以根据现场实际需要设置压缩机的个数，本实用新型中所述压缩机组设置为双级压缩机，包括第一压缩机1和第二压缩机3；所述级间冷却器包括第一冷却器2和第二冷却器4；第一压缩机1的空气出口端与第一冷却器2空气进口端相连，第一冷却器2的空气出口端与第二压缩机3的空气进口端相连，第二压缩机3的空气出口端与第二冷却器4的空气进口端相连，第二冷却器4的空气出口端与蓄冷回热器5的空气进口端相连；所述第一冷却器2和所述第二冷却器4的介质进口端分别与储冷罐8的出口端相连，所述第一冷却器2和所述第二冷却器4的介质出口端均与太阳能集热器10相连。

进一步的，所述膨胀机组可以根据现场实际需要设置膨胀机的个数，本实用新型中所述膨胀机组设置为双级膨胀机，包括第一膨胀机12和第二膨胀机14；级间再热器包括第一再热器11和第二再热器13；第一再热器11的空气进口端与蓄冷回热器5的空气出口端相连，第一再热器11的空气出口端与第一膨胀机12的空气进口端相连；第一膨胀机12的空气出口端与第二再热器13的空气进口端相连，第二再热器13的空气出口端与第二膨胀机14的空气进口端相连；所述第一再热器11和所述第二再热器13的介质进口端分别与蓄热罐9的出口端相连，所述第一再热器11和所述第二再热器13的介质出口端均与储冷罐8的进口端相连。

进一步的，所述储冷罐8和蓄热罐9中的介质均采用导热油。

具体的，整个***的工作流程分为储能与释能两个过程：

储能过程是利用电网过剩电能驱动压缩机组，将空气压缩为高温高压气体，之后气体经过级间冷却器与来自储冷罐8的导热油进行换热，空气被冷却后流入蓄冷回热器5中，在蓄冷回热器5中被来自液态空气储存罐6的液态空气和来自气液分离器7的未液化的空气进一步冷却，低温空气后流入节流减压阀，降低压力后进入气液分离器7，气液分离器7可以将未液化的空气分离出来返回蓄冷回热器5，将液化后的空气送入液态空气储存罐6储存。导热油在级间冷却器内吸收空气热量后进入太阳能集热器10中，被太阳能产生的热量继续加热，最后储存到蓄热罐9中。

释能过程是当外界电力不足时，液态空气储存罐6中的液化空气进入低温泵中，在低温泵里加压后进入蓄冷回热器5，在蓄冷回热器5中吸收部分热量后进入级间再热器，导热油由蓄热罐9流出流经级间再热器加热空气，高温高压的空气流入膨胀机组中，驱动发电机发电，降低温度的导热油流回储冷罐8中储存。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种太阳能辅助的液化空气储能***，其特征在于：包括压缩机组、级间冷却器、蓄冷回热器（5）、液态空气储存罐（6）、气液分离器（7）、储冷罐（8）、蓄热罐（9）、太阳能集热器（10）、设置在液态空气储存罐（6）和蓄冷回热器（5）之间的低温泵、设置在蓄冷回热器（5）和气液分离器（7）之间的节流减压阀、级间再热器、膨胀机组和相应的连接管路；

所述压缩机组与级间冷却器相连，利用电网过剩电能驱动将空气压缩成高温高压空气，经级间冷却器降温；

所述储冷罐（8）与级间冷却器和级间再热器相连，给级间冷却器提供低温介质并回收级间再热器换热后的低温介质；

所述太阳能集热器（10）与级间冷却器和蓄热罐（9）相连，吸收太阳光加热内部空气并释放高温空气加热级间冷却器置换后的介质；

所述蓄热罐（9）与太阳能集热器（10）和级间再热器相连，接收并储存经太阳能集热器（10）加热后的高温介质并给级间再热器提供高温介质；

所述蓄冷回热器（5）分别与级间冷却器、级间再热器、液态空气储存罐（6）和气液分离器（7）相连，将来自级间冷却器的空气进一步冷却；

所述气液分离器还与液态空气储存罐（6）相连，将未液化的空气分离出来返回蓄冷回热器（5），并将液化后的空气送入液态空气储存罐（6）储存；

所述膨胀机组与级间再热器相连，将压缩空气升温膨胀降压获得能量供发电机发电；

当电网电能过剩时，所述***进行储能，当外界电力不足时，所述***进行释能。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能辅助的液化空气储能***，其特征在于：所述压缩机组设置为双级压缩机，包括第一压缩机（1）和第二压缩机（3）；所述级间冷却器包括第一冷却器（2）和第二冷却器（4）；第一压缩机（1）的空气出口端与第一冷却器（2）空气进口端相连，第一冷却器（2）的空气出口端与第二压缩机（3）的空气进口端相连，第二压缩机（3）的空气出口端与第二冷却器（4）的空气进口端相连，第二冷却器（4）的空气出口端与蓄冷回热器（5）的空气进口端相连；所述第一冷却器（2）和所述第二冷却器（4）的介质进口端分别与储冷罐（8）的出口端相连，所述第一冷却器（2）和所述第二冷却器（4）的介质出口端均与太阳能集热器（10）相连。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能辅助的液化空气储能***，其特征在于：所述膨胀机组设置为双级膨胀机，包括第一膨胀机（12）和第二膨胀机（14）；级间再热器包括第一再热器（11）和第二再热器（13）；第一再热器（11）的空气进口端与蓄冷回热器（5）的空气出口端相连，第一再热器（11）的空气出口端与第一膨胀机（12）的空气进口端相连；第一膨胀机（12）的空气出口端与第二再热器（13）的空气进口端相连，第二再热器（13）的空气出口端与第二膨胀机（14）的空气进口端相连；所述第一再热器（11）和所述第二再热器（13）的介质进口端分别与蓄热罐（9）的出口端相连，所述第一再热器（11）和所述第二再热器（13）的介质出口端均与储冷罐（8）的进口端相连。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种太阳能辅助的液化空气储能***，其特征在于：所述储冷罐（8）和蓄热罐（9）中的介质均采用导热油。