[发明专利]一种高效利用低品位热能的压缩空气储能系统及控制方法

权利要求书

1.一种高效利用低品位热能的压缩空气储能系统，包括一压缩空气储能单元，所述压缩空气储能单元包括一储能压缩机组、一储能膨胀机组、一高压储气室、一电动机和一发电机，其中，所述储能压缩机组的低压进气管线与大气连通，所述储能压缩机组的高压排气管线与所述高压储气室的进气口连通，所述储能膨胀机组的高压进气管线与所述高压储气室的排气口连通，所述电动机与所述储能压缩机组的动力输入端传动连接，所述储能膨胀机组的动力输出端与所述发电机传动连接，其特征在于，

所述系统还包括一低品位热能输入单元和一高温热能利用单元，其中，

所述低品位热能输入单元，包括一低温蓄热装置和一第一换热器，其中，所述低温蓄热装置中设置有蓄热材料及用以引入低品位热能的结构，所述低温蓄热装置中还设置有换热盘管，所述第一换热器的热侧通过管路与低温蓄热装置中的换热盘管连通形成一低温热能循环回路，所述第一换热器的冷侧设置在所述储能压缩机组的低压进气管线上；

所述高温热能利用单元，包括一热机、一第二换热器、一高温蓄热装置和一热机侧压缩机组，其中，所述储能压缩机组的高压排气管线依次经所述第二换热器的热侧、所述高温蓄热装置的第一换热盘管后与所述高压储气室的进气口连通，所述第二换热器的冷侧设置在所述热机的气体工质进气管线上，所述热机的第一输出轴驱动连接所述热机侧压缩机组，所述热机的第二输出轴通过一离合器驱动连接所述储能压缩机组，所述热机侧压缩机组的进气口与大气连通、排气口通过管路经所述高温蓄热装置的第二换热盘管后与所述高压储气室的进气口连通，且所述高温蓄热装置的第二换热盘管与所述高压储气室的进气口之间的连通管路上至少设置一调压阀，所述高压储气室的排气口通过管路经所述高温蓄热装置的第三换热盘管与所述储能膨胀机组的高压进气管线连通，且在所述高压储气室的排气管路上至少设置一控制阀；

所述低温蓄热装置、高温蓄热装置中的蓄热材料为水、砂石或土壤。

2.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述热机为燃气轮机、活塞式内燃机、朗肯循环热机或斯特林机。

3.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述低品位热能来自太阳能低温蓄热、工业余热或跨季节蓄热。

4.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述储能压缩机组、热机侧压缩机组、膨胀机组为活塞式、离心式、轴流式或转子式中的一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述第一换热器、第二换热器为管壳式、板翅式、板式、螺旋管式、套管式、板壳式、管翅式、热管式中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述电动机的电能来自风力发电、太阳能发电、电网中的一种或多种组合。

7.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述的储能压缩机组、膨胀机组为单级或多级。

8.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述高温蓄热装置、低温蓄热装置为双罐间接蓄热、填充床蓄热或熔融盐单罐蓄热。

9.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述系统包括储能工作模式和释能工作模式。

10.根据权利要求9所述的压缩空气储能系统，其特征在于，当所述系统处于储能工作模式时，启动所述电动机、储能压缩机组、热机、热机侧压缩机组，关闭所述高压储气室排气管路上的控制阀，所述低温蓄热装置中的低品位热能通过所述第一换热器传输至所述储能压缩机组的进口空气中，所述储能压缩机组排出的高温高压压缩空气在所述第二换热器中释放热量以加热进入所述热机的气体工质，之后进入所述高温蓄热装置进一步释放热量后以接近常温状态储存在所述高压储气室中；同时，所述热机驱动所述热机侧压缩机组所述热机侧压缩机组排出的高温高压压缩空气在进入高温蓄热装置释放热量后，经所述调压阀调压后储存在所述高压储气室中。