[发明专利]一种压缩空气储热发电系统

说明书

本发明公开了一种压缩空气储热发电系统，属于清洁能源利用领域，包括通过吸收太阳光加热内部空气并释放高温空气的太阳能吸热器、能够储存高温空气热量的储热装置、能够被高温压缩空气推动做功的涡轮机、能够被涡轮机带动发电的发电机、风机、能够用高温空气对压缩空气加热的一级回热器和二级回热器、对过滤后的空气压缩加压的压缩机、能够过滤空气中杂质的过滤器、相应的连接管路以及设置在连接管路上的若干个阀门；在白天光照条件良好时，系统能够同时运行在发电模式和储热模式下；在夜晚或阴天无太阳光照时，系统能够运行在放热模式下发电。本发明利用空气作为工质耦合太阳能热和储热技术从而实现储热发电，系统简洁、使用寿命长、清洁无污染。

技术领域

本发明涉及储热、太阳能发电领域，尤其是一种压缩空气储热发电系统。

背景技术

在国家“碳达峰”、“碳中和”的迫切目标下，在国际热能利用的严峻形势下，热量正在变成一种稀有的资源，我国能源政策鼓励多种形式的清洁能源发展；储热能够促进各种可再生能源的融合，使得这些分散的随机可再生能源做到按需供应，并可以转移电力负荷的峰值。

目前多数太阳能发电技术多采用熔盐储热的蒸汽轮机发电技术，系统复杂运行维护成本较高。

当前国际上开发的压缩空气储能发电技术采用存储高压气体储能，在空气压缩时温度升高，存储时温度下降能量散失，需要设置补热系统提供额外热量，总体发电效率低；并且传统压缩空气储能发电需要建设大型的高压储气罐或寻找大型的储气设施，这些限制使其不能够灵活布置和应用，以致没有得到进一步推广。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种压缩空气储热发电系统，是利用空气作为工质耦合太阳能热和储热技术从而实现一种简洁并具有较长的使用寿命和较低的环境影响的新型储热发电技术。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种压缩空气储热发电系统，包括通过吸收太阳光加热内部空气并释放高温空气的太阳能吸热器、能够储存太阳能吸热器释放的高温空气热量并能释放热量的储热装置、能够被高温压缩空气推动做功的空气涡轮机、能够被空气涡轮机带动发电的发电机、能够使系统内空气循环的风机、能够用高温空气对压缩空气加热的一级回热器和二级回热器、对过滤后的空气压缩加压的压缩机、能够过滤空气中杂质的过滤器、相应的连接管路以及设置在连接管路上的若干个阀门；在白天光照条件良好时，所述系统能够同时运行在发电模式和储热模式下；在夜晚或阴天无太阳光照时，所述系统还能够运行在放热模式下发电。

本发明技术方案的进一步改进在于：发电模式下，经过滤器过滤后的空气经压缩机压缩加压并升温至预设温度一，压缩空气经一级回热器与来自太阳能吸热器的高温空气换热从而被加热至预设温度二；随后压缩空气进入二级回热器，继续吸收来自太阳能吸热器的高温空气中的热量被加热至预设温度三后进入空气涡轮机，推动空气涡轮机做功并带动发电机发电。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述预设温度一为200℃，所述预设温度二为540℃，所述预设温度三为920℃。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述阀门至少包括设置在风机与太阳能吸热器之间管路上的阀门一、设置在空气涡轮机与太阳能吸热器之间管路上的阀门二、设置在风机与储热装置回路上的阀门三、设置在太阳能吸热器与二级回热器之间管路上的阀门四和设置在阀门四到储热装置之间管路上的阀门五。

本发明技术方案的进一步改进在于：发电模式下，当太阳能吸热器出口空气温度达到预设温度四时，压缩机启动，开启阀门一、阀门二、阀门四、阀门五，关闭阀门三；太阳能吸热器出来的高温空气先在二级回热器中被压缩机出来的压缩空气吸热冷却从而使其温度降低为预设温度五，然后经一级回热器再一次被压缩空气冷却从而其温度降低为预设温度六；启动时系统中的空气通过风机输送至安装在吸热塔顶部的太阳能吸热器中，空气经风机在太阳能吸热器中循环，定日镜反射的太阳光加热太阳能吸热器中的空气，使其温度快速提升。