[发明专利]基于紧凑式冷箱的液态空气储能装置

说明书

本发明提供一种基于紧凑式冷箱的液态空气储能装置，包括：空气压缩机组、压缩热利用装置、低温换热器和低温储罐依次连接形成液态空气储能通路；低温储罐、低温换热器、压缩热利用装置和空气膨胀机组依次连接形成液态空气释能通路；低温换热器和蓄冷器连接形成循环回路；低温换热器设置于冷箱的内部，蓄冷器设置于冷箱的外部；循环回路在液态空气储能通路中释放冷能，循环回路在液态空气释能通路中吸收冷能。本发明在传统液态空气储能技术的基础上，具有可同时完成空气液化和复温的紧凑式冷箱，既解决了系统初始投资、占地面积大等问题，又可减少换热器在运行间歇期，由于轴向导热产生换热器冷热端温度梯度导致的衰减幅度等问题，提高系统效率。

技术领域

本发明涉及液态空气储能技术领域，尤其涉及一种基于紧凑式冷箱的液态空气储能装置。

背景技术

为了应对“能源危机”和“温室效应”对人类社会发展造成的潜在威胁，全球各国都在积极地发展清洁的可再生能源。然而，可再生能源的随机性和波动性会对电网产生巨大冲击，带来安全隐患。同时，由于白天和夜晚对电力的需求差异较大，电网对削峰填谷的需求也日益强烈。液态空气储能是解决大规模可再生能源并网和电网削峰填谷的一种极具前景的技术，已经得到了广泛的研究。液态空气储能技术的核心装备是低温蓄冷系统。传统的低温蓄冷子系统由液化侧冷箱、复温侧冷箱和蓄冷器组成。然而，使用两台冷箱一方面会导致系统初始投资大，占地面积大，运行管理复杂；另一方面，由于液化侧冷箱在储能期间运行，复温侧冷箱在释能期间运行，二者每天分别只运行一次，这样导致同一台冷箱中的换热器在运行间歇期内由于轴向导热会产生换热器冷热端温度梯度(-190～20℃)的大幅衰减，而在下一次储能过程开始时需要重新建立温度梯度，进而消耗额外的冷能，降低系统储能效率。

发明内容

本发明提供一种基于紧凑式冷箱的液态空气储能装置，用以解决现有液态空气储能系统中，需同时设置两台冷箱，且在运行期间两台冷箱只能分别运行，在启动过程中需重新建立温度梯度，进而消耗额外的冷能，降低系统储能效率的缺陷，在传统液态空气储能技术的基础上，具有可同时完成空气液化和复温的紧凑式冷箱，这样既解决了系统初始投资、占地面积大等问题，简化了设备的运行管理，又可减少换热器在运行间歇期，由于轴向导热产生换热器冷热端温度梯度(-190～20℃)导致的衰减幅度，提高系统储能效率。

根据本发明提供的一种基于紧凑式冷箱的液态空气储能装置，包括：空气压缩机组、压缩热利用装置、低温换热器、低温储罐、蓄冷器和空气膨胀机组；

所述空气压缩机组、所述压缩热利用装置、所述低温换热器和所述低温储罐依次连接形成液态空气储能通路；

所述低温储罐、所述低温换热器、所述压缩热利用装置和所述空气膨胀机组依次连接形成液态空气释能通路；

所述低温换热器和所述蓄冷器连接形成循环回路；

其中，所述低温换热器设置于冷箱的内部，所述蓄冷器设置于所述冷箱的外部；

所述循环回路在所述液态空气储能通路中释放冷能，所述循环回路在所述液态空气释能通路中吸收冷能。

根据本发明的一种实施方式，所述循环回路包括：第一管路和风机；

所述第一管路依次连接所述蓄冷器的一端、所述风机、所述低温换热器和所述蓄冷器的另一端。

具体来说，本实施例提供了一种循环回路的实施方式，通过设置第一管路，实现了冷能在低温换热器和蓄热器之间蓄冷介质的循环；而风机的设置则为蓄冷介质的循环提供了动力。

需要说明的是，所述冷箱的壳体可以是圆柱形或者方形结构，内部填充珠光砂或者其他隔热材料，冷箱可为一级或多级，串联或并联，或者相应的组合结构。

根据本发明的一种实施方式，所述循环回路还包括：第一阀体、第二阀体、第三阀体、第四阀体、第二管路和第三管路；