[发明专利]一种采用液态蓄冷工质的液化压缩空气储能系统

权利要求书

1.一种采用液态蓄冷工质的液化压缩空气储能系统，包括：压缩机子系统、蓄冷子系统、储热子系统、液化子系统和透平发电子系统；

所述压缩机子系统由串接的多级压缩换热单元组成，所述多级压缩换热单元中的每一级压缩换热单元均由一个压缩机串接一个压缩换热器组成；

所述蓄冷子系统由蓄冷换热器(5)、常温蓄冷液体罐(12)和低温蓄冷液体罐(13)组成，所述低温蓄冷液体罐(13)通过所述蓄冷换热器(5)与常温蓄冷液体罐(12)相连；

所述储热子系统由多级储热单元组成，所述多级储热单元中的每一级储热单元均由一个高温储热箱并联一个常温储热箱组成；

所述液化子系统由节流阀(6)、低温储罐(7)和低温泵(8)组成；

所述透平发电子系统由发电机(11)和串接的多级膨胀换热单元组成，所述多级膨胀换热单元中的每一级膨胀换热单元均由一个透平膨胀换热器串接一个透平膨胀机组成；

所述多级储热单元中的各级储热单元的一端连接相应级的压缩换热单元的压缩换热器，所述多级储热单元中的各级储热单元的另一端连接相应级的膨胀换热单元的膨胀换热器；

所述多级压缩换热单元的最末级压缩换热单元出口端通过蓄冷换热器(5)依次连接节流阀(6)和低温储罐(7)，所述低温储罐(7)出口端通过低温泵(8)连接所述多级膨胀换热单元中的第一级膨胀换热单元的透平膨胀换热器，最末级膨胀换热单元的透平膨胀机与发电机(11)相连；

所述多级压缩换热单元中的第一级压缩换热单元的第一级压缩机与可再生电源相连，所述发电机(11)输出电能；

所述采用液态蓄冷工质的液化压缩空气储能系统工作流程如下：

储能时，可再生能源发电后的电能连接所述多级压缩换热单元中的第一级压缩换热单元，并驱动串接的多级压缩机换热单元，使压缩输入的空气至高压；高压的空气通过蓄冷换热器(5)与储存在低温蓄冷液体罐(13)的低温蓄冷液态工质换热，降温至液化温度；最后，低温空气通过节流阀(6)液化，液化空气储存在低温储罐(7)中；

释能时，液态空气通过低温泵(8)增压，常温高压空气通过蓄冷换热器(5)与储存在常温蓄冷液体罐(12)的常温蓄冷液态工质换热，液态工质回收其冷能给液化过程，空气温度升高气化；最后，常温高压空气在多级膨胀换热单元的透平膨胀机中膨胀做功，驱动发电机(11)发电并输出；

储热子系统中，储能时，每一级压缩机换热单元出口处气体将热量传递给储热工质，工质存储在多级储热箱单元的高温储热箱中；释能时，储热工质将储存的热量传给每一级膨胀换热单元的透平膨胀机入口处的空气，工质存储在储热箱单元的常温储热箱中；

蓄冷子系统中，释能时，液态空气将冷能传给液态蓄冷工质，工质存储在低温蓄冷液体罐(13)中；储能时，液体蓄冷工质将储存的冷量传给空气，工质存储在常温蓄冷液体罐(12)中。

2.按权利要求1所述的采用液态蓄冷工质的液化压缩空气储能系统，其特征在于，蓄冷工质为低凝固点、高沸点的单纯液态工质或者混合液态工质，其为C₃H₆、C₃F₈、C₄H₈、C₄H₁₀、C₅H₁₀、C₅H₁₂、C₆H₁₂、C₆H₁₄、C₇H₁₆中的一种或者多种组合。

3.按权利要求1所述的一种采用液态蓄冷工质的液化压缩空气储能系统，其特征在于，蓄冷工质初始储存的冷量由系统自身提供：系统启动前，高压常温空气通过节流阀制冷，产生的冷量传递给蓄冷工质；节流后的返流空气与来流空气进行回热，最终产生液态空气用于液态蓄冷工质的降温。

4.按权利要求1所述的一种采用液态蓄冷工质的液化压缩空气储能系统，其特征在于，各系统的储能和释能交替进行。

5.按权利要求1所述的一种采用液态蓄冷工质的液化压缩空气储能系统，其特征在于，高温储热箱和常温储热箱中的储热流体是一种常温至200℃的中低温单相流体。

6.按权利要求1所述的一种采用液态蓄冷工质的液化压缩空气储能系统，其特征在于，进入蓄冷换热器的常温高压空气的压力在10MPa～30MPa之间，以减少蓄冷换热器中的传热损失。