[发明专利]一种利用风能液化空气和太阳能加热的储能发电一体化系统

说明书

一种利用风能液化空气和太阳能加热的储能与发电一体化系统，它包括风能液化空气系统、液态空气发电系统及太阳能加热系统。本发明是直接利用风能驱动风力机，洁净空气通过压缩机后进入稳压罐，使其压力稳定后到GM制冷机进行液化，通过节流阀进行节流，液态空气到达储罐进行储存；在用电高峰期，低温储罐中的液态空气被引出，经低温泵加压后，先被全流螺杆膨胀机输出气体的余热在低温换热器中加热，再与从太阳能热水箱中引出的热水在高温换热器中进行换热，使其变成高温高压的气态空气，最后经过全流螺杆膨胀机进行膨胀做功，带动发电机旋转发电。本发明是一种新型液化空气储能与发电技术，其无污染，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种储能与发电一体化的系统，尤其是一种利用风能液化空气和太阳能加热的新型储能发电一体化系统及流程，属于绿色能源技术领域。

背景技术

能源安全和环境问题将是我国能源领域长期面临的双重挑战，大力发展可再生能源己成为必须采取的途径之一。目前在技术上已得到证实可行的规模储能技术主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、大容量蓄电池和氧化还原液流电池。可见，经过多年的发展，多种储能技术的研究和商业化取得了重要进展，并建有多个示范项目，但还没有一种储能方式能够在风力发电系统中得到广泛应用。液化空气储能作为一种新型规模储能技术，为风能的高效、安全利用提供了一个新的、有吸引力的解决方案。

液化空气储能技术的历史可以溯及到1970年代，当时欧洲出现了利用液态空气进行能量储存的专利。日本近年也积极开展液化空气储能技术的研究，如三菱公司和日立公司等，但由于其系统效率太低，并没有太大的实用价值。最近，英国利兹大学研究人员提出了新型液态空气储能系统，它利用富余电能驱动电动机将空气压缩、冷却、液化后注入低温储槽储存，液化过程中消耗的大部分电能被转化成了低温冷能进行存储。发电时，液态空气从储槽中引出，加压后送入气化换热器和热交换器气化并加热到一定温度，最后高压气体注入膨胀机做功，带动发电机发电。

新型液化空气储能系统流程简单独特，大多数设备采用可靠的现成标准设备；储能介质为空气，可免费获得且液化后能量密度高；系统通过充分利用工质状态变化过程中能量形式的转化以及冷量回收大幅改善储能效率；同时，系统中液化部分与气化膨胀部分相对独立，可根据需要灵活匹配。液化空气储能系统具有初投资较低，储能效率较高，存储容量大，调节灵活，运行寿命长，易于维护，不依赖于地理条件等优点，使它在间歇性可再生能源的存储，分布式供能等领域具备广阔的应用前景。

太阳能热水器已经商业化，是较为成熟的可再生能源利用技术。太阳能热水器的大规模应用对实现可再生能源发展目标十分重要。但是太阳能具有稀薄性、间歇性和不稳定性，为了进一步稳定供热、供电装置的连续运行，将太阳能转化为水的热能进行储存与利用，可以大幅度改善太阳能的稀薄性、间歇性和不稳定性等缺点，为太阳能的有效利用提供良好的解决方案。采用太阳能集热器将太阳能传递给通过集热器中的水，使流经集热器的水温升高，将被加热完的热水储存到热水箱中。太阳能加热技术在国内外运用广泛，有效利用可再生能源，具有清洁、安全、无污染、对环境友好、经济效益高等优点，在可再生能源应用领域有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种直接利用风能作为驱动能源、太阳能作为加热能源的储能发电一体化系统。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种利用风能液化空气太阳能加热的储能与发电一体化系统，它包括风能液化空气系统、液态空气发电系统及太阳能加热系统；大自然的风能驱动风力机，洁净空气通过压缩机后进入稳压罐，使其压力稳定后到GM制冷机进行液化，通过节流阀进行节流，液态空气到达储罐进行储存；在用电高峰期，低温储罐中的液态空气被引出，经低温泵加压后，先被全流螺杆膨胀机输出气体的余热在低温换热器中加热，再与从太阳能热水箱中引出的热水在高温换热器中进行换热，使液态空气变成高温高压的气态空气，最后经过全流螺杆膨胀机进行膨胀做功，膨胀机与发电机相连，带动发电机旋转发电；