一种新型流程的超临界空气储能系统

摘要

本发明公开了一种新型流程的超临界空气储能/释能系统，它采用电站低谷（低价）电将空气压缩至超临界状态（同时存储压缩热），利用膨胀机使空气降温同时回收膨胀功驱动一级压缩机提高系统效率，并利用已存储的冷能将超临界空气冷却、液化并存储（储能）；在用电高峰，液态空气经过加压、吸热至超临界（同时回收冷能），并在进一步吸收压缩热或其他工业余热、太阳能集中供热等后通过涡轮驱动发电机发电（释能）。本发明的系统具有能量密度高、效率高、不受储能周期和地理条件限制、适用于各种电站（包括风能等可再生能源电站）、对环境友好、可回收中低温（热值）废热等优点。

主权项

一种新型流程超临界空气储能/释能系统，包括动力驱动单元（32）、压缩机组（C1、C2）、低温储罐（15）、低温泵（19）、涡轮机组（T1、T2）、发电机（29），其特征在于：所述系统还包括蓄热/换热器组（2、5），所述蓄热/换热器组（2、5）与压缩机组（C1、C2）和涡轮机组（T1、T2）相配套，至少包括两个蓄热/换热器，分别处于不同的工作压力下，系统储能时储存取自压缩机组（C1、C2）间冷的热量和末级排气热量，系统释能时用以加热涡轮机组（T1、T2）的工作气体；所述系统还包括蓄冷/换热器组（8、10），所述蓄冷/换热器组（8、10）与膨胀机组（E1、E2）和涡轮机组（T1、T2）相配套，至少包括两个蓄冷/换热器，分别处于不同的工作压力下，储存系统储能和释能过程的冷量；所述系统还包括膨胀机组（E1、E2），系统储能时所述压缩机组（C1、C2）将空气压缩至超临界状态后，通过所述膨胀机组（E1、E2）或所述膨胀机组（E1、E2）与节流阀（13）的组合将超临界空气降温降压至液态，液态空气储存至所述低温储罐（15）中；所述膨胀机组（E1、E2）与压缩机组（C1、C2）中的至少一台压缩机同轴连接，或通过变速箱（33）连接提供动力，或为其他设备供电或提供动力；所述系统分为储能子系统和释能子系统：所述储能子系统中，所述驱动单元（32）、压缩机组（C1、C2）、蓄热/换热器组（2、5）、膨胀机组（E1、E2）、蓄冷/换热器组（8、10）、低温储罐（15）经一管线组（1、3、4、6、 7、9、11、12、14）依次顺序联通；所述释能子系统中，所述低温储罐（15）、调节阀（17）、低温泵（19）、蓄冷/换热器组（8、10）、蓄热/换热器组（2、5）、涡轮机组（T1、T2）、发电机（29）经另一管线组（16、18、20、21、22、23、24、25、27、28）依次顺序联通；所述压缩机组（C1、C2）包括至少两台压缩机，单台压比在2~4之间，相互串联或集成为整体多级压缩机组，其中第一级压缩机（C1）的进气口接空气源（A），上一级压缩机出口经管线穿过对应压力的蓄热/换热器（2）后与下一级压缩机的进气口相连，最后一级压缩机的出气口经管线（4）穿过所述蓄热/换热器组的高压蓄热/换热器（5），先后进入膨胀机组（E1、E2）和蓄冷/换热器组（8、10）后经过管线（12、14）进入低温储罐（15）；所述涡轮机组（T1、T2）包括至少一台涡轮机，单台压比在2~6之间，相互串联或集成为整体多级涡轮机组，所述低温储罐（15）中的液态空气经管线依次通过调节阀（17）、低温泵（19）、蓄冷/换热器组（10、8）、蓄热/换热器组（5、2）转变为超临界状态的空气后通入涡轮机组，各级涡轮机中，上一级涡轮机的出气口经管线穿过所述蓄热/换热器组中的一个吸热后与下一级涡轮机的进气口相联通，最后一级涡轮机（T1）的出气口通大气，特别地，在涡轮机组的某些级，上一级涡轮机出气经过所述蓄热/换热器组（5、2）中的一个后还经过一个蓄热过热器（26）进入下一级涡轮机进口，进一步提高温度，增加做功能力。