[发明专利]一种化学热泵耦合液态空气储能的装置系统及方法

说明书

本发明提供一种化学热泵耦合液态空气储能的装置系统及方法，所述装置系统包括沿着空气流向依次连接的压缩单元、裂解反应装置、换热单元、空气液化单元、第一换热装置、合成反应装置和透平单元；所述裂解反应装置的裂解产物出口依次与裂解产物分离换热装置、产物储存装置与合成反应装置相连；所述合成反应装置的合成产物出口依次与第二换热装置、裂解原料储存装置与裂解反应装置相连。本发明所述的化学热泵耦合液态空气储能的方法将低位热源通过化学热泵转化为高品位热源，提升了热源品质和热能总量，透平入口空气温度大幅度提高，有利于透平高效运行，从而增加了整个装置系统的储能效率。

技术领域

本发明涉及液态空气储能技术领域，尤其涉及一种化学热泵耦合液态空气储能的装置系统及方法。

背景技术

随着可再生能源(如太阳能、风能和潮汐能)的大规模发展，以及电网调峰的迫切需求，电力储能系统的重要性及市场需求日益凸显。电力储能正好解决了可再生能源发电的不稳定性，从而为电力市场应用端的供电稳定性提供了必要保证。

目前已有的电力储能技术包括抽水储能、压缩空气储能、蓄电池储能、蓄热储能等多种方式，其中压缩空气储能又分为气态空气储能和液态空气储能两种。

液态空气储能技术是一种能够实现大容量和长时间电能存储的电力储能系统，通过压缩单元将常压空气压缩至高压空气，并经换热器、低温膨胀机等多组设备将使其液化储存，从而实现用电波谷时电能储能；在用电谷峰电时将液态高压空气释放，升温后膨胀做功发电，储能效率可达60％以上。但是受限于换热效率等因素，传统的液态空气储能系统其透平进口温度将低于压缩单元进口温度，需要采取补燃等措施提高透平进口空气温度，从而导致了碳排放的增加和经济性的下降。

CN113202588A公开了一种液态空气储能发电系统，包括：液态空气储能单元、液态空气释能单元、膨胀发电单元和分子筛吸附塔自动再生单元。液态空气储能单元包括分子筛吸附塔。分子筛吸附塔自动再生单元连接于膨胀发电单元和分子筛吸附塔之间，以使用膨胀发电单元的排气进行分子筛吸附塔的再生流程。通过这种结构设置，在液态空气储能过程中，分子筛吸附塔可以进行吸附工作；在液态空气释能膨胀发电过程中，分子筛吸附塔能够利用膨胀发电单元的排气进行冷吹和热吹流程。由此，该系统能够充分利用液态空气释能膨胀发电过程中的冷热能来完成分子筛吸附塔的自动再生过程，提高了系统的经济性和能量利用效率。

CN209457990U公开了一种含液态空气储能的超临界二氧化碳发电系统，该系统包括液态空气储能子系统和煤基超临界二氧化碳发电子系统，液态空气储能子系统的空气尾气出口与煤基超临界二氧化碳发电子系统的空气预热器的入口相连通。本系统将煤基超临界二氧化碳发电与液态空气储能进行有机结合，无需火电机组降低负荷就能满足电网消纳大规模可再生能源发电的要求。

但上述的系统仍然需要采取补燃等措施提高透平进口空气温度，经济性有待进一步提高。

因此，开发一种化学热泵耦合液态空气储能的装置系统及方法，将原有的低品位热能提质以提升透平进口空气温度，从而提高透平工作效率具有重要意义。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种化学热泵耦合液态空气储能的装置系统及方法，通过将化学热泵技术与液态压缩空气储能相结合，进而提高了透平进口空气温度，实现液态空气储能系统的运行效率的提高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种化学热泵耦合液态空气储能的装置系统，所述装置系统包括沿着空气流向依次连接的压缩单元、裂解反应装置、换热单元、空气液化单元、第一换热装置、合成反应装置和透平单元；

所述裂解反应装置的裂解产物出口依次与裂解产物分离换热装置、产物储存装置与合成反应装置相连；所述合成反应装置的合成产物出口依次与第二换热装置、裂解原料储存装置与裂解反应装置相连。