[发明专利]一种自均温储气的压缩空气储能系统及方法

说明书

本发明的实施例提供了一种自均温储气的压缩空气储能系统及方法，涉及空气储能技术领域。系统包括多级自均温储气单元，多级自均温储气单元包括多个自均温储气罐；自均温储气罐包括外罐、内罐、环形均温热管和相变材料，内罐设置在外罐内部，多个环形均温热管间隔设置在外罐与内罐之间、且贴合在内罐的外周面上，环形均温热管的内表面上均设置有吸液芯，吸液芯内设置有工质，工质用于吸热蒸发和冷凝放热，相变材料设置在外罐与内罐之间以及相邻两个环形均温热管之间；自均温储气罐能够在储能过程中，增加了系统储能密度，在释能过程中，保证系统的做功能力，维持系统的稳定高效运行，提高系统发电效率。

技术领域

本发明涉及空气储能技术领域，具体而言，涉及一种自均温储气的压缩空气储能系统及方法。

背景技术

现有压缩空气储能系统的储能时，随着高压空气的注入，储气罐罐内空气温度会急剧升高，导致储气罐内压力大幅增加，以至于储气罐内压力过早达到最高储气压力，从而降低了储气罐内的储气量。

现有压缩空气储能系统在释能时，随着储气罐内的高压空气输出，罐内空气温度会急剧下降，温度急剧下降会导致储气罐内压力大幅下降，以至于储气罐内压力过早达到最低透平压力，从而使得系统做功能力降低。此外，储气罐出口的空气温度下降意味着透平机进口的空气温度下降，导致释能过程中系统输出功率具有波动性，电能质量较差。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是：现有压缩空气储能系统的储气罐在储能时，罐内压力过早达到最高压力，降低了罐内的储气量，在释能时，罐内压力过早达到最低透平压力，使得系统整体做功能力降低。

为解决上述技术问题，本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种自均温储气的压缩空气储能系统，系统包括单级压缩机、多级换热单元、储热罐、多级透平机和多级自均温储气单元，其中，多级换热单元包括多个换热器，多级自均温储气单元包括多个自均温储气罐；

自均温储气罐包括外罐、内罐、环形均温热管和相变材料，内罐设置在外罐内部，多个环形均温热管间隔设置在外罐与内罐之间、且贴合在内罐的外周面上，环形均温热管的内表面上均设置有吸液芯，吸液芯内设置有工质，工质用于吸热蒸发和冷凝放热，相变材料设置在外罐与内罐之间以及相邻两个环形均温热管之间；

单级压缩机、多级换热单元和多级自均温储气单元连通、且组成循环回路，单级压缩机用于将空气压缩后注入自均温储气罐，并通过接力增压的方式、按顺序依次增加每个自均温储气罐中的空气压力，直到每个自均温储气罐中空气达到储气终压；

多级自均温储气单元、多级换热单元和多级透平机连通、且组成循环回路，多级自均温储气单元中的自均温储气罐按照空气压力从大到小的顺序向多级透平机的入口供气，空气进入多级透平机透平做功后再经过换热器向多级透平机的下一级的入口供气；

储热罐与每个换热器连通、且组成循环回路，储热罐用于在空气压缩储能过程中吸收空气压缩热，还用于在压缩空气释能过程中释放储存的空气压缩热。

在可选的实施方式中，内罐上连通有进气管和出气管，进气管和出气管均伸出外罐；

环形均温热管的截面形状为圆角矩形，环形均温热管包括内壁、外壁以及内壁与外壁之间的两个侧壁，内壁与内罐贴合，外壁与外罐贴合，吸液芯设置在内壁和两个侧壁的内表面上。

在可选的实施方式中，吸液芯包括铜粉，工质包括乙醇，相变材料包括石蜡。

在可选的实施方式中，内罐的外表面上与相变材料接触的区域设置有散热翅片。

在可选的实施方式中，多个自均温储气罐包括第一自均温储气罐、第二自均温储气罐和第三自均温储气罐，第一自均温储气罐、第二自均温储气罐和第三自均温储气罐按照各自储气终压的大小由小到大依次排列。