[发明专利]一种带盘管蓄冷器的液化空气储能系统

说明书

本发明公开了一种带盘管蓄冷器的液化空气储能系统，它包括空气压缩及液化储存机构、液化空气加热气化及蓄冷机构和空气加热膨胀及发电机构。本发明采用盘管蓄冷器同时作为空气液化系统的换热装置和冷能储存系统的蓄冷装置，即系统工作在冷能蓄积时，液化冷量通过蓄冷器的盘管蓄积在蓄冷器填料中；系统工作在冷能释放时，压缩空气经过蓄冷器填料获得冷量而被冷却。该系统有效整合液化环节和蓄冷环节，克服了传统液化储能工艺流程独立设置液化盘管蓄冷器和蓄冷器的缺点，从而简化了工艺流程，提高了系统热效率，减小了占地面积，并降低了工程费用。

技术领域

本发明涉及液化空气的储能技术领域，具体涉及一种带盘管蓄冷器的液化空气储能系统。

背景技术

在能源供需矛盾日益突出的背景下，人们逐渐加大对绿色可再生能源如光能、风能和水能等领域的开发和利用。然而可再生能源具有随机性和间歇性等缺点，接入时会对电网产生冲击，甚至会引发大规模恶性事故。储能技术是实现可再生能源大规模接入、电力系统削峰填谷，以及分布式供能系统的关键技术，是目前实现可再生能源安全稳定的一个解决方案。液化空气储能不受场地限制，具有储能密度高和容量大等优点，是压缩空气能技术的发展趋势。

现有液化空气储能系统工艺主流程为，空气液化时，利用板式主盘管蓄冷器冷却压缩空气，冷量来自储存在蓄冷器的冷能介质；蓄冷时，冷能介质从液空汽化器获取冷量后传递给蓄冷器实现暂时储存。液化环节和蓄冷环节交替工作，实现一个周期内完整的传热循环。

目前的液化单元和蓄冷单元的工艺系统虽为成熟技术，但独立设置板式主换热和蓄冷器造成功能上的重复，且单元之间的联动操作较为复杂，冷能介质通过多次换热导致冷量损失很大，设备费用和占地面积都非常大。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种带盘管蓄冷器的液化空气储能系统，克服传统液化储能工艺流程独立设置液化盘管蓄冷器和蓄冷器的缺点。

所述的一种带盘管蓄冷器的液化空气储能系统，其特征在于包括空气压缩及液化储存机构、液化空气加热气化及蓄冷机构和空气加热膨胀及发电机构，其中：

所述空气压缩及液化储存机构包括依次连接的空气过滤器和空气压缩机，空气压缩机出气口连接空气冷却塔的底部进气口：空气冷却塔顶部出口连接吸附器进气口，吸附器出气口通过膨胀增压机增压冷却后连接蓄冷器，蓄冷器出气口通过气液分离器连接液空贮槽，将液化空气储存在液空贮槽中，空气冷却塔上设有冷却水系统，吸附器上设有加热器；

所述液化空气加热气化及蓄冷机构包括蓄冷器、液空贮槽、汽化器及循环风机，冷媒介质通过循环风机驱动形成闭式循环，液空贮槽出料口经液空泵连接汽化器进料口，蓄冷器、循环风机及汽化器连接构成循环体系，冷媒介质经过汽化器获取液化空气汽化释放的冷量后进入蓄冷器并储存蓄冷器的填料中，待空气压缩及液化储存机构工作时，冷媒介质的冷量传递给纯化空气复热后回到循环风机中，蓄冷器顶部出口连接换热器；

所述空气加热膨胀及发电机构包括与汽化器依次连接的加热器和膨胀发电机单元，膨胀发电机单元出口端分三路，一路连接放空口，一路连接冷却水系统，一路连接换热器，液化空气从液空贮槽经液空泵加压并经过汽化器蒸发后成为高压气态空气，高压空气通过膨胀发电机单元入口前经加热器加温后进行多级膨胀，膨胀发电机单元通过输出轴带动发电机高速转动输出电能。

所述的一种带盘管蓄冷器的液化空气储能系统，其特征在于冷却水系统包括水冷却塔，水冷却塔侧面进口连接膨胀发电机单元一个出口，水冷却塔上部进水口与冷却水槽一个出水口连接，水冷却塔底部出水口通过冷冻水泵连接空气冷却塔上部，冷却水槽另一个出水口通过冷却水泵连接空气冷却塔中部，冷却水与冷冻水分别从空气冷却塔中部、上部进入，对空气进行冷却。

所述的一种带盘管蓄冷器的液化空气储能系统，其特征在于蓄冷器为盘管式蓄冷器，由若干台并联或串联工作，满足冷却周期内的蓄冷和加热周期的换热要求。