[发明专利]基于液体温度控制的等温压缩空气储能发电系统及其方法

摘要

本发明属于压缩空气储能技术领域，尤其涉及一种基于液体温度控制的等温压缩空气储能发电系统及其方法，由内控温液体活塞、水力发电设备、储气罐、低压水池、控温液体源及外部温度调节设施、液体驱动装置和阀门组成；储能时，水力发电设备将电能转化为液体势能，在内控温液体活塞中将气体压缩，产生热量被液体储存，将高压气体送入储气罐中；发电时，在内控温液体活塞中高压气体膨胀做功，从液体中吸收热量，推动水力发电设备发电；将控温液体源内液体替换内控温液体活塞原有液体，控制液体活塞内气体温度；实现控温液体源的液体温度控制，并实现开放式直供运行模式、密闭式直供运行模式、余热利用模式、高效发电模式四种工作模式。

主权项

1.一种基于液体温度控制的等温压缩空气储能发电系统的储能发电方法，所述等温压缩空气储能发电系统，包括：内控温液体活塞、水力发电设备、储气罐、低压水池、控温液体源及相配套的换热器、液体驱动装置和阀门，内控温液体活塞分别与高压气体管道及低压气体管道相连，高压气体管道与储气罐相连，控温液体源通过第二液体驱动装置与内控温液体活塞相连，水力发电设备连接内控温液体活塞、低压水池和电网，低压水池通过第一液体驱动装置与控温液体源相连，所述系统在低压水池和控温液体源之间设置换热器，其特征在于，包括：储能时，水力发电设备将电能转化为液体势能，进一步在内控温液体活塞中将气体压缩，产生热量被液体储存，使液体势能转换为气体势能，将高压气体送入储气罐中；发电时，在内控温液体活塞中高压气体膨胀做功，从液体中吸收热量，将气体势能转换成液体势能进而推动水力发电设备发电；在储能发电过程中内控温液体活塞利用液体比热容大的特点控制气体在缩放时的温度变化；通过液体更换协调方法将控温液体源内液体替换内控温液体活塞原有液体，控制液体活塞内气体温度；通过换热器实现控温液体源的液体温度控制方法，有四种工作模式：开放式直供运行模式、密闭式直供运行模式、余热利用模式、高效发电模式；所述液体温度控制方法是指通过换热器，对控温液体源的液体进行温度调节控制；实现四种工作模式分别为：开放式直供运行模式，用于工作的液体温度近似不变，控温液体源为唯一的液体来源且为开放式，水源足够大，包括：海洋、水库、河流、湖泊；密闭式直供运行模式，控温液体源为唯一的液体来源且为保温密闭式，储能时，液体送入内控温液体活塞腔中，气体压缩所产生的热量传递给液体，这部分液体在升温后被绝热储存起来；发电时，这部分液体送入内控温液体活塞在气体膨胀过程中提供热量，发电结束后，该部分液体又被绝热储存起来；如此反复循环利用；余热利用模式，控温液体源分成两种温度差异明显的液体源，储能时选择温度较高的液体源，往内控温液体活塞腔中送入温度较高的液体，气体压缩所产生的热量传递给液体，使液体温度进一步升高，利用高温液体实现供热供暖；发电时选择温度较低的液体源，往内控温液体活塞腔中送入温度较低的液体，压缩空气膨胀从液体中吸热，实现低品质热量利用，在此过程中气体和液体温度都会降低，可用于制冷；为提高供暖效果，储能时换热器工作在升温模式下升高液体温度，为提高制冷效果，发电时换热器工作在降温模式下降低液体温度；高效发电模式，控温液体源分成两种温度差异明显的液体源，储能时选择温度较低的液体源，低温液体被送入内控温液体活塞中，气体的热量被低温液体吸收，使气体温度和气体压强降低，减少气体压缩所用的能量；发电时选择温度较高的液体源，高温液体被送入内控温液体活塞中，气体吸收高温液体的热量，使气体温度和气体压强升高，以实现更高的能量输出；为提高储能发电效率，储能时换热器工作在降温模式下降低液体温度，发电时换热器工作在升温模式下升高液体温度。