[发明专利]一种利用低温冷能存储电能的系统及其运行方法

权利要求书

1.一种利用低温冷能存储电能的储能系统，该储能系统带有用于工作气体的储能回路(102)和释能回路(103)，其特征在于，

--所述储能回路(102)包括发电机(9)、带级间冷却的压缩机组Ⅰ(101)、膨胀机组Ⅰ(1)和冷能存储器(2)，且其中：所述压缩机组Ⅰ(101)和膨胀机组Ⅰ(1)布置在共同的轴上、或者通过变速箱连接，且其中所述压缩机组Ⅰ(101)的出口侧工作气体管路接入膨胀机组Ⅰ(1)的进口管路，膨胀机组Ⅰ(1)的出口管路接入所述冷能存储器(2)的蓄冷侧低温进口管路，所述冷能存储器(2)的蓄冷侧高温出口管路与压缩机组Ⅰ(101)的入口侧工作气体管路连接，形成相对于环境封闭的工作气体回路；

--所述释能回路(103)包括电动机(13)、压缩机组Ⅱ(10)、膨胀机组Ⅱ(12)、冷能存储器(2)和高温热交换器(11)，所述释能回路(103)中的冷能存储器与所述储能回路(102)中的冷能存储器为同一部件，且其中所述压缩机组Ⅱ(10)和膨胀机组Ⅱ(12)布置在共同的轴上、或者通过变速箱连接，且其中所述压缩机组Ⅱ(10)的出口侧工作气体管路与高温热交换器(11)工作气体侧进口管路相连接，高温热交换器(11)工作气体侧出口管路与膨胀机组Ⅱ(12)的入口管路相连接，膨胀机组Ⅱ(12)的出口管路接入所述冷能存储器(2)的释冷侧低温进口管路，所述冷能存储器(2)的释冷侧高温出口管路与压缩机组Ⅱ(10)的入口管路相连接，形成相对于环境封闭的工作气体回路；

其中，

所述释能回路(103)还包括高温传蓄热流体回路(22)，所述高温传蓄热流体回路(22)与所述高温热交换器(11)的高温侧相连接，使得所述工作气体在所述高温热交换器(11)的工作气体侧内通过吸收来自所述高温热交换器(11)的高温侧中传蓄热流体的热量加热。

2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述高温传蓄热流体回路(22)包括高温热交换器(11)、低温存储器(14)、集热器(15)和高温存储器(16)，所述高温传蓄热流体回路(22)中的高温热交换器与所述释能回路(103)中的高温热交换器为同一部件，且其中所述高温热交换器(11)的高温侧进口与所述高温存储器(16)的出口连通，所述高温热交换器(11)的高温侧出口与所述低温存储器(14)的进口连通，所述低温存储器(14)的出口经所述集热器(15)后与所述高温存储器(16)的进口连通。

3.根据权利要求1或2所述的储能系统，其特征在于，所述储能回路(102)中，所述的带级间冷却的压缩机组Ⅰ(101)由不少于2级压缩机(3，5，7)组成，所述工作气体在经过压缩机组Ⅰ的每级压缩机(3，5，7)压缩之后，进入级间换热器(4，6，8)换热，热量被冷却流体(18，19，20)带走。

4.根据权利要求1或2所述的储能系统，其特征在于，所述工作气体为不含水的空气、氮气、氧气、氦气、氩气中的一种或至少2种混合物。

5.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述高温热交换器(11)内工作气体吸收传蓄热流体的热能后温度升高，所述高温热交换器(11)为板翅式、壳管式、螺旋板式、套管式换热器的一种或至少2种的组合。

6.根据权利要求5所述的储能系统，其特征在于，所述传蓄热流体的材料为导热油、熔融盐、水的一种或至少2种的组合。

7.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于，所述传蓄热流体的热能来自于工业余热、废热或太阳能热。

8.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，若所述传蓄热流体的热能来自于太阳能热，集热器为太阳能集热器(15)，在太阳能充足的时段，传蓄热流体自低温存储器(14)中泵出，流经太阳能集热器(15)吸收太阳能光热后，高温的传蓄热流体存储在高温存储器(16)中；在释能发电阶段，高温的传蓄热流体自高温存储器(16)中泵出，进入高温热交换器(11)，热能被工作流体吸收后，低温的传蓄热流体存储在低温存储器(14)中。

9.根据权利要求1中所述的储能系统，其特征在于，所述冷能存储器(2)的冷能存储材料是显热蓄冷或固液相变蓄冷中的一种或至少2种的组合，显热蓄冷介质包括多孔材料、岩石、砖、沙砾、陶瓷球、金属颗粒，固液相变蓄冷介质包括固液相变温度在低温区的氨及其水溶液、盐类水溶液、烷烃类、烯烃类物质及其化合物，醇类及其水溶液中的一种或几种。