[发明专利]一种采用液态蓄冷工质的液化压缩空气储能系统

摘要

一种采用液态蓄冷工质的液化压缩空气储能系统，其包括压缩机、蓄冷、储热、液化和透平发电系统；储能时，可再生能源驱动多级压缩机系统，使压缩空气增压与常温蓄冷液态工质换热，储存在液态工质中冷量降至液化温度，再通过节流液化；释能时，将液态空气增压与高温蓄冷液态工质换热，工质回收冷能给液化过程，空气升温被气化；常温高压空气输入多级透平膨胀机做功，驱动发电机输出电能；储热系统降低下一级压缩机耗功，存储热量在膨胀前逐级加热提高进气温度；低凝固点高低沸点蓄冷工质回收液态空气冷能，液态工质比热容大实现大温跨换热，结构简单性能稳定可实现储能发电一体化，可实现再生能源发电大规模并网，以提升电网接纳新能源发电能力。

主权项

一种采用液态蓄冷工质的液化压缩空气储能系统，包括：压缩机子系统、蓄冷子系统、储热子系统、液化子系统和透平发电子系统；所述压缩机子系统由串接的多级压缩换热单元组成，所述多级压缩换热单元中的每一级压缩换热单元均由一个压缩机串接一个压缩换热器组成；所述蓄冷子系统由蓄冷换热器(5)、常温蓄冷液体罐(12)和低温蓄冷液体罐(13)组成，所述低温蓄冷液体罐(13)通过所述蓄冷换热器(5)与常温蓄冷液体罐(12)相连；所述储热子系统由多级储热单元组成，所述多级储热单元中的每一级储热单元均由一个高温储热箱并联一个常温储热箱组成；所述液化子系统由节流阀(6)、低温储罐(7)和低温泵(8)组成；所述透平发电子系统由发电机(11)和串接的多级膨胀换热单元组成，所述多级膨胀换热单元中的每一级膨胀换热单元均由一个透平膨胀换热器串接一个透平膨胀机组成；所述多级储热单元中的各级储热单元的一端连接相应级的压缩换热单元的压缩换热器，所述多级储热单元中的各级储热单元的另一端连接相应级的膨胀换热单元的透平膨胀换热器；所述多级压缩换热单元的最末级压缩换热单元出口端通过蓄冷换热器(5)依次连接节流阀(6)和低温储罐(7)，所述低温储罐(7)出口端通过低温泵(8)连接所述多级膨胀换热单元中的第一级膨胀换热单元的透平膨胀换热器，最末级膨胀换热单元的透平膨胀机与发电机(11)相连；所述多级压缩换热单元中的第一级压缩换热单元的第一级压缩机与可再生电源相连，所述发电机(11)输出电能；所述采用液态蓄冷工质的液化压缩空气储能系统工作流程如下：储能时，可再生电源发电后的电能连接所述多级压缩换热单元中的第一级压缩换热单元，并驱动串接的多级压缩换热单元，使输入的空气压缩至高压；高压的空气通过蓄冷换热器(5)与储存在低温蓄冷液体罐(13)的低温液态蓄冷工质换热，降温至液化温度；最后，低温空气通过节流阀(6)液化，液态空气储存在低温储罐(7)中；释能时，液态空气通过低温泵(8)增压，低温高压空气通过蓄冷换热器(5)与储存在常温蓄冷液体罐(12)的常温液态蓄冷工质换热，所述液态蓄冷工质回收其冷能给液化过程，空气温度升高气化；最后，常温高压空气在多级膨胀换热单元的透平膨胀机中膨胀做功，驱动发电机(11)发电并输出；储热子系统中，储能时，每一级压缩换热单元出口处气体将热量传递给储热工质，工质存储在多级储热单元的高温储热箱中；释能时，储热工质将储存的热量传给每一级膨胀换热单元的透平膨胀机入口处的空气，工质存储在储热单元的常温储热箱中；蓄冷子系统中，释能时，液态空气将冷能传给液态蓄冷工质，工质存储在低温蓄冷液体罐(13)中；储能时，液态蓄冷工质将储存的冷量传给空气，工质存储在常温蓄冷液体罐(12)中。