[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

说明书

本发明公开了一种高效利用低品位热能的压缩空气储能系统及其控制方法，通过在现有的压缩空气储能系统中增加低品位热源输入部分和高温热能利用部分，利用低品位热源对进入储能压缩机组的入口空气进行加热，由此也提高了储能压缩机组出口气体的压缩空气温度，并且利用储能压缩机组出口部分的热量作为热机气体工质的热源，该热机可同时为储能压缩机和热机侧压缩机提供动力。采用该耦合系统，将低品位热能转化为高品位热能利用，实现了低品位能量的高效利用，同时由于系统的灵活性，可实现储能系统的宽负荷运行。此外，该发明通过释放储能过程的热量，使膨胀机排气接近常温，实现了低品位热能的高效利用，进一步提高了系统的能量利用率。

技术领域

本发明属于压缩空气储能等技术领域，涉及一种压缩空气储能系统，特别涉及一种高效利用低品位热能的压缩空气储能系统及其控制方法，可以实现低品位热能高效利用，提高系统效率和运行工况范围。

背景技术

能源和环境问题的可持续发展是国民经济发展的基础，而解决电力行业中的能源环境问题是保证我国经济可持续发展的重要组成部分。电力储能是调整我国能源结构、大规模发展可再生能源、提高能源安全的关键技术之一，大规模储能技术的研究具有重要理论和实践价值。

目前的储能系统有抽水蓄能、压缩空气储能、燃料电池等，抽水蓄能和压缩空气储能具有储能密度大、输出功率大等特点，已被大规模利用。但抽水蓄能电站必须建设大坝，耗水量大，对生态也会造成一定得破坏。而压缩空气储能系统不耗水，对生态环境基本没有影响，具有初始投资成本低、效率高、无毒、寿命长等优点，具有较大的发展前景。此外，目前低品位热源如工业余热等的利用率低，可再生能源由于波动性和间歇性利用率低，压缩空气储能系统工况运行范围有限。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和不足，本发明旨在提供一种高效利用低品位热能的压缩空气储能系统及其控制方法，通过在现有的压缩空气储能系统中增加低品位热源输入部分和高温热能利用部分，利用低品位热源对进入储能压缩机组的入口空气进行加热，由此也提高了储能压缩机组出口气体的压缩空气温度，并且利用储能压缩机组出口部分的热量作为热机气体工质的热源，该热机可同时为储能压缩机和热机侧压缩机提供动力。采用该耦合系统，将低品位热能转化为高品位热能，可以实现低品位热能的高效利用，该系统具有节能、高效、可再生能源适用强等特点。

本发明为实现其技术目的所采用的技术方案为：

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，所述电动机组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组传动连接，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；