[实用新型]一种耦合电热蓄热装置的深冷液态空气储能系统

说明书

本实用新型公开了一种耦合电热蓄热装置的深冷液态空气储能系统，包括增压机组、液化冷箱、液空分离罐、蒸发器、蓄冷罐、再热器、膨胀发电机组以及电热蓄热装置；增压机组采用低谷电驱动对空气进行加压，其输出端与液化冷箱热端进口连接；所述液化冷箱的热端出口通过管道连接至液空分离罐；所述液化冷箱的冷端进出口分别连接至蓄冷罐；液空分离罐后端连接至蒸发器，与蓄冷罐通过蒸发器进行换热；蒸发器的后端连接至再热器，所述再热器后端连接至膨胀发电机组；膨胀发电机组包括一组膨胀发电机，以及设置在各级膨胀发电机间的一组加热器，各加热器的热端通过管道连接至电热蓄热装置，利用电热蓄热装置中的热能对进入加热器的空气进行加热。

技术领域

本实用新型属于深冷液态空气储能领域，具体涉及一种耦合电热蓄热装置的深冷液态空气储能系统。

背景技术

深冷液态空气储能技术由英国高维公司于2007年提出，作为一整套独立储能装置被应用于电站调峰和可再生能源稳定接入等用途，该系统与压缩空气储能技术路线类似，将空气压缩指高温高压状态，并将热量储存起来，为了有效的提高储存的密度，将高压的空气通过低温膨胀过程转化为液态空气储存，实现了能量的储存过程。释能的时候液态空气蒸发成高压空气后被前端储存的高温热能加热指高温状态对膨胀机做功发电，完成整体能源储存的过程。

但对于独立系统来说，深冷液态空气储能系统能量效率整体不高50～55％，为了提升系统的能量效率，许多方案采用了耦合外部热源或冷源(如光热、余热和LNG冷能等)的模式来提高效率，但是这里并没有综合考虑系统整体能量效率，且应用场景会受到限制极大，推广性较差。

主要存在的问题如下：

(1)深冷储能和压缩空气储能为了考虑系统整体效率，设计通常会提高膨胀机级间加热的温度，而这个过程通常是将压缩机的级间制冷取消，以获得出口更高的温度，约为300℃左右。由于受到了压缩机压缩过程中热力转化问题及压缩机自身加工难度等制约因素，压缩机出口空气温度需达到300℃左右，而更高的温度条件下热力转化效率过低，且压缩机的制造成本急剧升高，

(2)压缩热的储存和释放过程涉及到了换热，而换热器端差较大，会造成能量的损失，减小端差的设计，尽管理论上可以减少能量的损失，但是实际工程中会因为换热面积过大而造成换热阻力升高，能量损失问题不能得到根本的解决。

(3)由于压缩热的多次换热后仍然有富余的部分，但是考虑到热能用于发电的过程，其能量损失较多，余热品位较低(温度低，不到100℃)，可利用价值偏低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种将电热高温储热装置与深冷系统进行耦合的技术路线，利用两者结合实现高温热源的有效利用，进而提高热能的利用价值。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种耦合电热蓄热装置的深冷液态空气储能系统，包括增压机组、液化冷箱、液空分离罐、蒸发器、蓄冷罐、再热器、膨胀发电机组以及电热蓄热装置；

所述增压机组采用低谷电驱动对空气进行加压，其输出端与液化冷箱热端进口连接，将加压空气送入液化冷箱中冷却；所述液化冷箱的热端出口通过管道连接至液空分离罐，将冷后的加压空气送入液空分离罐中进行分离；所述液化冷箱的冷端进出口分别连接至蓄冷罐，利用蓄冷罐中储存的冷能对进入液化冷箱中的加压空气进行冷却；

所述液空分离罐后端连接至蒸发器，与蓄冷罐通过蒸发器进行换热，利用液态空气对蓄冷罐中的冷能进行补充；所述蒸发器的后端连接至再热器，所述再热器后端连接至膨胀发电机组，经加热后的高压空气进入膨胀发电机组做工发电；

所述膨胀发电机组包括一组膨胀发电机，以及设置在各级膨胀发电机间的一组加热器，各加热器的热端通过管道连接至电热蓄热装置，利用电热蓄热装置中的热能对进入加热器的空气先进行加热，再送入各级膨胀发电机中。