CN105715518A - 一种夏供冷冬供热冷热电三联供装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种夏供冷冬供热冷热电三联供装置及方法，包括多级空气压缩系统、太阳能相变蓄热系统、空气液化系统和膨胀机冷热电三联供系统。本发明实施例提供的一种夏供冷冬供热冷热电三联供装置及方法基于液态空气储能技术，利用电站低谷低价电、废电等提供压缩空气，在用电高峰压缩空气通过膨胀机发电，乏气作为冷源/热源实现冬供热夏供冷；同时应用太阳能相变蓄热系统，收集压缩机余热和太阳能，既加热了工质提高系统效率，又可作为热源对外提供热水。

Description

一种夏供冷冬供热冷热电三联供装置及方法
技术领域
本发明涉及能量储存技术领域，特别是涉及一种夏供冷冬供热冷热电三联供装置及方法。
背景技术
供冷、供热和供电是人们最基本的生活需求。通常情况下，供冷和供热也以电能为能源。长期以来，为了满足电力负荷的要求，电力部门不得不根据最大负荷要求建设发电能力。这一方面造成了大量发电能力的过剩和浪费，另一方面，电力部门又不得不常常在用电高峰时段限制用电。特别是近年来，我国电力电网中的大型机组不断增多，电力系统的自身功率调节能力受到限制，而系统负荷的峰谷比却不断增大，调峰是电网必须面对的问题。不同的电网峰谷差不尽相同，电网自身条件也不同，采取的调峰方式可能不尽相同。世界上发达国家电网的电源基本构成比较合理，一般是核电站和大型火电站担负基荷，水电站和燃汽轮机承担电网的调峰和调频。我国电网目前仍以火电为主，调峰主力还是火电机组承担。鉴于化石能源逐步开始耗竭，大量使用化石能源引起的环境污染和气候变化问题日趋严重，这种传统以火电机组为主的调峰模式与我国当前构建能源可持续发展体系、减小化石能源用量、增大核能与可再生能源份额的发展理念不相符。
压缩空气储能技术是一种新型能源储存技术。它的基本原理是：在用电低谷期，利用多余的电能带动电动机和压缩机将空气压缩储存起来，在用电高峰，储存在储气室中的高压空气进入膨胀机膨胀做功，带动发电机发电。应用空气储能技术能够在用电低谷时将多余的电能以压缩空气内能的形式储存，在用电高峰时将电能释放补充电能不足，从而达到削峰填谷的目的，提高电厂经济性。同时还能调节供电频率和电压，管理电能质量，保证电网运行的安全性和电能品质，促进可再生能源如风电和太阳能发电的利用。
但是，传统压缩空气储能技术需要很大的储气室来储存压缩空气，受到地理位置的限制，且能量密度小。因此，一种更优的供冷、供热及供电装置亟待出现。
发明内容
本发明实施例中提供了一种夏供冷冬供热冷热电三联供装置及方法，以解决现有技术中压缩机压缩空气时压缩热白白浪费得不到利用，压缩空气只能用来发电，无法灵活运用到分布式能源系统中的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
一种夏供冷冬供热冷热电三联供装置，包括多级空气压缩系统、太阳能相变蓄热系统、空气液化系统和膨胀机冷热电三联供系统；
所述多级空气压缩系统包括低压压缩机组、级间冷却器、高压压缩机组、级末冷却器，其中，低压压缩机组出口与级间冷却器热端入口相连，级间冷却器热端出口与高压压缩机组入口相连，高压压缩机组出口与级末冷却器热端入口相连；
所述太阳能相变蓄热系统包括太阳能集热器、相变蓄热器、导热油槽，其中，导热油槽出口分别与太阳能集热器入口、级间冷却器冷端入口、级末冷却器冷端入口、相变蓄热器相连，太阳能集热器出口与相变蓄热器入口相连，级间冷却器、级末冷却器冷端出口均与相变蓄热器入口相连，相变蓄热器第一出口与导热油槽入口相连；
所述空气液化系统包括主换热器、节流阀、低温液体储罐、保冷箱，其中，主换热器热端入口与级末冷却器热端出口相连，主换热器热端出口与节流阀入口相连，节流阀出口与低温液体储罐入口相连，低温液体储罐底部出口与主换热器冷端入口相连，低温液体储罐顶部出口排空，主换热器、节流阀、低温液体储罐均处于保冷箱内；
所述膨胀机冷热电三联供系统包括回热器、高压膨胀机组、级间再热器、低压膨胀机组、热水器、供热/供冷头，其中，回热器冷端入口与主换热器冷端出口相连，回热器热端入口与相变蓄热器第二出口相连，回热器热端出口与导热油槽入口相连，回热器冷端出口与高压膨胀机组入口相连，高压膨胀机组出口与级间再热器冷端入口相连，级间再热器冷端出口与低压膨胀机组相连，级间再热器热端入口与相变蓄热器第二出口相连，级间再热器热端出口与导热油槽入口相连，热水器热端入口与相变蓄热器第三出口相连，热水器热端出口与导热油槽入口相连，供热/供冷头与低压膨胀机组出口相连。
优选地，所述低压压缩机组入口接空气源，包括至少一台低压空气压缩机。
优选地，所述的高压压缩机组入口接级间冷却器出口排出的高压空气，包括至少一台高压空气压缩机。
优选地，所述的太阳能集热器采用平板型太阳能集热器。
优选地，所述的相变蓄热器内填充有相变蓄热材料，相变蓄热材料选用熔融盐类高温相变蓄热材料，该相变蓄热材料固液相变温度区间应在350K-700K之间。
优选地，所述的主换热器应是绕管式换热器或板式换热器。
优选地，所述的低温液体储罐应是压力容器，工作压力应为10MPa以上。
优选地，所述的高压膨胀机组入口接回热器出口排出的高压空气，包括至少一台高压空气膨胀机。
优选地，所述的低压膨胀机组出口通大气，包括至少一台低压空气膨胀机。
一种夏供冷冬供热冷热电三联供方法，其采用上述的夏供冷冬供热冷热电三联供装置，包括以下步骤：
步骤S100：压缩空气和回收压缩热，具体包括：利用电源驱动低压压缩机组、高压压缩机组，逐级压缩空气，低压压缩机组压缩空气后空气温度升高，经级间冷却器热端入口进入级间冷却器，同时关闭导热油槽与相变蓄热器相连的的出口，导热油由导热油槽出口排出，经级间冷却器冷端入口进入级间冷却器，在级间冷却器中导热油与压缩空气换热，压缩空气被冷却到接近常温，进入高压压缩机组，导热油升温后由级间冷却器冷端出口排出，经相变蓄热器入口进入相变蓄热器，空气在高压压缩机组中进一步压缩，在级末冷却器中与导热油槽中排出的导热油换热，导热油升温后由第级末冷却器冷端出口排出，经相变蓄热器入口进入相变蓄热器；
同时，导热油由导热油槽出口排出，进入太阳能集热器，在太阳能集热器中，该部分导热油吸收太阳能升温，升温后进入相变蓄热器，在相变蓄热器中，分别由级间冷却器、级末冷却器冷端出口中排出的导热油与太阳能集热器中排出的导热油混合，加热相变蓄热器中的相变蓄热材料使其熔化，导热油被冷却后排出相变蓄热器第一出口，进入导热油槽，在导热油槽中冷却至常温后再分别进入级间冷却器、级末冷却器与太阳能集热器，完成导热油吸收压缩热、加热相变蓄热材料的循环；
步骤S200：进行空气液化，减小空气储存体积，具体包括：级末冷却器排出的空气经主换热器热端后进入节流阀，在节流阀中由于节流效应，空气压力降低，温度降低，此后空气进入低温液体储罐，初始阶段关闭低温液体储罐顶部出口，空气经低温液体储罐底部出口排出，经主换热器冷端入口进入主换热器，在主换热器冷端内和主换热器热端流过的高压空气换热，利用节流效应的冷量冷却主换热器热端的高压空气，然后经主换热器冷端出口排出，以上过程重复进行，主换热器热端流过的高压空气温度不断降低，直至冷却至液化温度附近，经节流阀节流后部分液化，然后打开低温液体储罐顶部出口，以保证经低温液体储罐底部出口排出的为纯液态空气，节流过程继续进行，主换热器热端流过的高压空气温度继续降低，直至冷却至液化温度以下，经节流阀节流后全部液化成液态空气，形成主换热器热端高压空气和冷端液态空气的稳定换热过程，换热后高压空气温度降至液化温度以下，经过节流阀节流后液化成液态空气流入低温液态储罐，再进入主换热器冷端与主换热器热端高压空气换热后排出，经回热器冷端入口进入回热器；
步骤S300：根据供冷或供热目标选择是否通过相变蓄热材料释放压缩热加热空气，具体包括：
若目标为供冷，则关闭相变蓄热器第二出口与回热器热端入口相连处的阀门，阻止导热油加热即将进入膨胀机组的做功空气，降低做功空气初温；
若目标为供热，则打开导热油槽与相变蓄热器相连的出口，导热油由导热油槽直接进入相变蓄热器，与相变蓄热材料发生换热，相变蓄热材料冷却凝固成固态，导热油升温后由相变蓄热器第二出口排出，经回热器热端入口进入回热器，在回热器中与回热器冷端入口进入的低温高压空气进行换热，空气被加热到常温附近，导热油被冷却后经回热器热端出口排出，进入导热油槽，完成吸收相变材料蓄热、释放压缩热加热空气的循环过程；
步骤S400：压缩空气在膨胀机中实现冷热电三联供，具体包括：回热器冷端出口的高压空气依次进入高压膨胀机组、低压膨胀机组，逐级膨胀做功，高压膨胀机组中空气膨胀后温度降低，由级间再热器冷端入口进入级间再热器，同时导热油由相变蓄热器第二出口排出，经级间再热器热端入口进入级间再热器，在级间再热器中导热油与压缩空气进行换热，压缩空气温度升温后进入低压膨胀机组，导热油冷却后由级间再热器热端出口排出，进入导热油槽，空气在低压膨胀机组中继续膨胀，经供热/供冷头排出。
优选地，所述步骤S100中，级末冷却器出口处空气压力约为10MPa，温度接近常温。
优选地，所述步骤S200中，节流阀中节流效应所造成的高压空气压损约为1MPa。
由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种夏供冷冬供热冷热电三联供装置及方法具有以下优点：
1、使用太阳能集热装置收集太阳能，同时采用高温相变蓄热材料回收压缩机压缩空气所产生的压缩热，共同加热导热油，从而增大传输给相变蓄热材料的热量，提高相变蓄热材料温度，使得发电阶段经过相变蓄热器换热的导热油温度上升，间接提高了回热器的工作热负荷，回热器冷端出口的做功空气温度上升，使空气做功能力增强，提高了系统效率，同时相变蓄热器中所蕴含的热量可以在冬天作为热源，提供热水，增强了冬天的供暖能力，同时应用太阳能相变蓄热系统，收集压缩机余热和太阳能，取消了燃烧室的设置，使系统实现零排放，对环境友好；
2、将深冷技术与传统的空气压缩技术相结合，通过节流膨胀将处于临界压力状态下的空气绝热降温，并逐步液化，以提高能量密度；
3、通过控制液态空气初温和流量实现对空气工质的温度控制，达到冬天供暖、夏天供热的分布式能源系统要求，夏天停止利用收集的压缩热和太阳能热回热压缩空气，降低压缩空气做功的初温，同时将部分电力用于压缩空气，增大压缩空气流量，使空气出口温度进一步降低，成为合适的冷源，冬天利用收集的压缩热和太阳能热回热压缩空气，升高压缩空气做功的初温和终温，成为合适的热源，同时提供热水，使本系统尤其适合在小型社区或独栋建筑中作为分布式能源提供冷/热/电源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种夏供冷冬供热冷热电三联供装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种夏供冷冬供热冷热电三联供方法流程示意图；
图1-图2中的符号表示为：Ⅰ-多级空气压缩系统，Ⅱ-太阳能相变蓄热系统，Ⅲ-空气液化系统，Ⅳ-膨胀机冷热电三联供系统，1-低压压缩机组，2-级间冷却器，3-高压压缩机组，4-级末冷却器，5-太阳能集热器，6-相变蓄热器，7-导热油槽，8-主换热器，9-节流阀，10-低温液体储罐，11-保冷箱，12-回热器，13-高压膨胀机组，14-级间再热器，15-低压膨胀机组，16-热水器，17-供热/供冷头。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种夏供冷冬供热冷热电三联供装置结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的一种夏供冷冬供热冷热电三联供装置包括：多级空气压缩系统Ⅰ、太阳能相变蓄热系统Ⅱ、空气液化系统Ⅲ和膨胀机冷热电三联供系统Ⅳ；
所述多级空气压缩系统Ⅰ包括低压压缩机组1、级间冷却器2、高压压缩机组3、级末冷却器4，其中，低压压缩机组1出口与级间冷却器2热端入口相连，级间冷却器2热端出口与高压压缩机组3入口相连，高压压缩机组3出口与级末冷却器4热端入口相连；
所述太阳能相变蓄热系统Ⅱ包括太阳能集热器5、相变蓄热器6、导热油槽7，其中，导热油槽7出口分别与太阳能集热器5入口、级间冷却器2冷端入口、级末冷却器4冷端入口、相变蓄热器6相连，太阳能集热器5出口与相变蓄热器6入口相连，级间冷却器2、级末冷却器4冷端出口均与相变蓄热器6入口相连，相变蓄热器6第一出口与导热油槽7入口相连；
所述空气液化系统Ⅲ包括主换热器8、节流阀9、低温液体储罐10、保冷箱11，其中，主换热器8热端入口与级末冷却器4热端出口相连，主换热器8热端出口与节流阀9入口相连，节流阀9出口与低温液体储罐10入口相连，低温液体储罐10底部出口与主换热器8冷端入口相连，低温液体储罐10顶部出口排空，主换热器8、节流阀9、低温液体储罐10均处于保冷箱11内；
所述膨胀机冷热电三联供系统Ⅳ包括回热器12、高压膨胀机组13、级间再热器14、低压膨胀机组15、热水器16、供热/供冷头17，其中，回热器12冷端入口与主换热器8冷端出口相连，回热器12热端入口与相变蓄热器6第二出口相连，回热器12热端出口与导热油槽7入口相连，回热器12冷端出口与高压膨胀机组13入口相连，高压膨胀机组13出口与级间再热器14冷端入口相连，级间再热器14冷端出口与低压膨胀机组15相连，级间再热器14热端入口与相变蓄热器6第二出口相连，级间再热器14热端出口与导热油槽7入口相连，热水器16热端入口与相变蓄热器6第三出口相连，热水器16热端出口与导热油槽7入口相连，供热/供冷头17与低压膨胀机组15出口相连。
其中，所述低压压缩机组1入口接空气源，包括至少一台低压空气压缩机；所述的高压压缩机组3入口接级间冷却器2出口排出的高压空气，包括至少一台高压空气压缩机。
在一种优选实施例中，所述的太阳能集热器5采用平板型太阳能集热器。
在一种优选实施例中，所述的相变蓄热器6内填充有相变蓄热材料，相变蓄热材料选用熔融盐类高温相变蓄热材料，该相变蓄热材料固液相变温度区间应在350K-700K之间。
在一种优选实施例中，所述的主换热器8应是绕管式换热器或板式换热器。
在一种优选实施例中，所述的低温液体储罐10应是压力容器，工作压力应为10MPa以上。
在一种优选实施例中，所述的高压膨胀机组13入口接回热器12出口排出的高压空气，包括至少一台高压空气膨胀机。
在一种优选实施例中，所述的低压膨胀机组15出口通大气，包括至少一台低压空气膨胀机。
在上述系统实施例的基础上，本发明还提供一种夏供冷冬供热冷热电三联供方法，以下附图进行详细说明。
图2为本发明实施例提供的一种夏供冷冬供热冷热电三联供方法流程示意图，如图2所示，本发明实施例提供的一种夏供冷冬供热冷热电三联供方法流程示意图包括如下步骤：
步骤S100：压缩空气和回收压缩热，具体包括：利用电源驱动低压压缩机组1、高压压缩机组3，逐级压缩空气，低压压缩机组1压缩空气后空气温度升高，经级间冷却器2热端入口进入级间冷却器2，同时关闭导热油槽7与相变蓄热器6相连的的出口，导热油由导热油槽7出口排出，经级间冷却器2冷端入口进入级间冷却器2，在级间冷却器2中导热油与压缩空气换热，压缩空气被冷却到接近常温，进入高压压缩机组3，导热油升温后由级间冷却器2冷端出口排出，经相变蓄热器6入口进入相变蓄热器6，空气在高压压缩机组3中进一步压缩，在级末冷却器4中与导热油槽7中排出的导热油换热，导热油升温后由第级末冷却器4冷端出口排出，经相变蓄热器6入口进入相变蓄热器6；
同时，导热油由导热油槽7出口排出，进入太阳能集热器5，在太阳能集热器5中，该部分导热油吸收太阳能升温，升温后进入相变蓄热器6，在相变蓄热器6中，分别由级间冷却器2、级末冷却器4冷端出口中排出的导热油与太阳能集热器5中排出的导热油混合，加热相变蓄热器6中的相变蓄热材料使其熔化，导热油被冷却后排出相变蓄热器6第一出口，进入导热油槽7，在导热油槽7中冷却至常温后再分别进入级间冷却器2、级末冷却器4与太阳能集热器5，完成导热油吸收压缩热、加热相变蓄热材料的循环；
步骤S200：进行空气液化，减小空气储存体积，具体包括：级末冷却器4排出的空气经主换热器8热端后进入节流阀9，在节流阀9中由于节流效应，空气压力降低，温度降低，此后空气进入低温液体储罐10，初始阶段关闭低温液体储罐10顶部出口，空气经低温液体储罐10底部出口排出，经主换热器8冷端入口进入主换热器8，在主换热器8冷端内和主换热器8热端流过的高压空气换热，利用节流效应的冷量冷却主换热器8热端的高压空气，然后经主换热器8冷端出口排出，以上过程重复进行，主换热器8热端流过的高压空气温度不断降低，直至冷却至液化温度附近，经节流阀9节流后部分液化，然后打开低温液体储罐10顶部出口，以保证经低温液体储罐10底部出口排出的为纯液态空气，节流过程继续进行，主换热器8热端流过的高压空气温度继续降低，直至冷却至液化温度以下，经节流阀9节流后全部液化成液态空气，形成主换热器8热端高压空气和冷端液态空气的稳定换热过程，换热后高压空气温度降至液化温度以下，经过节流阀9节流后液化成液态空气流入低温液态储罐10，再进入主换热器8冷端与主换热器8热端高压空气换热后排出，经回热器12冷端入口进入回热器12；
步骤S300：根据供冷或供热目标选择是否通过相变蓄热材料释放压缩热加热空气，具体包括：
若目标为供冷，则关闭相变蓄热器6第二出口与回热器12热端入口相连处的阀门，阻止导热油加热即将进入膨胀机组的做功空气，降低做功空气初温；
若目标为供热，则打开导热油槽7与相变蓄热器6相连的出口，导热油由导热油槽7直接进入相变蓄热器6，与相变蓄热材料发生换热，相变蓄热材料冷却凝固成固态，导热油升温后由相变蓄热器6第二出口排出，经回热器12热端入口进入回热器12，在回热器12中与回热器12冷端入口进入的低温高压空气进行换热，空气被加热到常温附近，导热油被冷却后经回热器12热端出口排出，进入导热油槽7，完成吸收相变材料蓄热、释放压缩热加热空气的循环过程；
步骤S400：压缩空气在膨胀机中实现冷热电三联供，具体包括：回热器12冷端出口的高压空气依次进入高压膨胀机组13、低压膨胀机组15，逐级膨胀做功，高压膨胀机组13中空气膨胀后温度降低，由级间再热器14冷端入口进入级间再热器14，同时导热油由相变蓄热器6第二出口排出，经级间再热器14热端入口进入级间再热器14，在级间再热器14中导热油与压缩空气进行换热，压缩空气温度升温后进入低压膨胀机组15，导热油冷却后由级间再热器18热端出口排出，进入导热油槽7，空气在低压膨胀机组15中继续膨胀，经供热/供冷头17排出。
在一种优选实施例中，所述步骤S100中，级末冷却器4出口处空气压力约为10MPa，温度接近常温。
在一种优选实施例中，所述步骤S200中，节流阀9中节流效应所造成的高压空气压损约为1MPa。
在步骤S400中，供热/供冷头17出口处空气压力约为常压，夏天温度低于室温20℃以上，可作为冷源，冬天温度高于室温20℃以上，可作为热源。
本发明实施例提供的一种夏供冷冬供热冷热电三联供装置及方法基于液态空气储能技术，利用电站低谷低价电、废电等提供压缩空气，在用电高峰压缩空气通过膨胀机发电，乏气作为冷源/热源实现冬供热夏供冷；同时应用太阳能相变蓄热系统，收集压缩机余热和太阳能，既加热了工质提高系统效率，又可作为热源对外提供热水。本发明实施例提供的一种夏供冷冬供热冷热电三联供装置及方法具有能量密度高、不受地理条件限制、对环境友好、可灵活供热/供冷、符合分布式能源系统要求等优点。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种夏供冷冬供热冷热电三联供装置，其特征在于，包括多级空气压缩系统(Ⅰ)、太阳能相变蓄热系统(Ⅱ)、空气液化系统(Ⅲ)和膨胀机冷热电三联供系统(Ⅳ)；
所述多级空气压缩系统(Ⅰ)包括低压压缩机组(1)、级间冷却器(2)、高压压缩机组(3)、级末冷却器(4)，其中，低压压缩机组(1)出口与级间冷却器(2)热端入口相连，级间冷却器(2)热端出口与高压压缩机组(3)入口相连，高压压缩机组(3)出口与级末冷却器(4)热端入口相连；
所述太阳能相变蓄热系统(Ⅱ)包括太阳能集热器(5)、相变蓄热器(6)、导热油槽(7)，其中，导热油槽(7)出口分别与太阳能集热器(5)入口、级间冷却器(2)冷端入口、级末冷却器(4)冷端入口、相变蓄热器(6)相连，太阳能集热器(5)出口与相变蓄热器(6)入口相连，级间冷却器(2)、级末冷却器(4)冷端出口均与相变蓄热器(6)入口相连，相变蓄热器(6)第一出口与导热油槽(7)入口相连；
所述空气液化系统(Ⅲ)包括主换热器(8)、节流阀(9)、低温液体储罐(10)、保冷箱(11)，其中，主换热器(8)热端入口与级末冷却器(4)热端出口相连，主换热器(8)热端出口与节流阀(9)入口相连，节流阀(9)出口与低温液体储罐(10)入口相连，低温液体储罐(10)底部出口与主换热器(8)冷端入口相连，低温液体储罐(10)顶部出口排空，主换热器(8)、节流阀(9)、低温液体储罐(10)均处于保冷箱(11)内；
所述膨胀机冷热电三联供系统(Ⅳ)包括回热器(12)、高压膨胀机组(13)、级间再热器(14)、低压膨胀机组(15)、热水器(16)、供热/供冷头(17)，其中，回热器(12)冷端入口与主换热器(8)冷端出口相连，回热器(12)热端入口与相变蓄热器(6)第二出口相连，回热器(12)热端出口与导热油槽(7)入口相连，回热器(12)冷端出口与高压膨胀机组(13)入口相连，高压膨胀机组(13)出口与级间再热器(14)冷端入口相连，级间再热器(14)冷端出口与低压膨胀机组(15)相连，级间再热器(14)热端入口与相变蓄热器(6)第二出口相连，级间再热器(14)热端出口与导热油槽(7)入口相连，热水器(16)热端入口与相变蓄热器(6)第三出口相连，热水器(16)热端出口与导热油槽(7)入口相连，供热/供冷头(17)与低压膨胀机组(15)出口相连。
2.根据权利要求1所述的夏供冷冬供热冷热电三联供装置，其特征在于，所述低压压缩机组(1)入口接空气源，包括至少一台低压空气压缩机。
3.根据权利要求1所述的夏供冷冬供热冷热电三联供装置，其特征在于，所述的高压压缩机组(3)入口接级间冷却器(2)出口排出的高压空气，包括至少一台高压空气压缩机。
4.根据权利要求1所述的夏供冷冬供热冷热电三联供装置，其特征在于，所述的太阳能集热器(5)采用平板型太阳能集热器。
5.根据权利要求1所述的夏供冷冬供热冷热电三联供装置，其特征在于，所述的相变蓄热器(6)内填充有相变蓄热材料，相变蓄热材料选用熔融盐类高温相变蓄热材料，该相变蓄热材料固液相变温度区间应在350K-700K之间。
6.根据权利要求1所述的夏供冷冬供热冷热电三联供装置，其特征在于，所述的主换热器(8)应是绕管式换热器或板式换热器。
7.根据权利要求1所述的夏供冷冬供热冷热电三联供装置，其特征在于，所述的低温液体储罐(10)应是压力容器，工作压力应为10MPa以上。
8.根据权利要求1所述的夏供冷冬供热冷热电三联供装置，其特征在于，所述的高压膨胀机组(13)入口接回热器(12)出口排出的高压空气，包括至少一台高压空气膨胀机。
9.根据权利要求1所述的夏供冷冬供热冷热电三联供装置，其特征在于，所述的低压膨胀机组(15)出口通大气，包括至少一台低压空气膨胀机。
10.一种夏供冷冬供热冷热电三联供方法，其采用权利要求1-9任一项所述的夏供冷冬供热冷热电三联供装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S100：压缩空气和回收压缩热，具体包括：利用电源驱动低压压缩机组(1)、高压压缩机组(3)，逐级压缩空气，低压压缩机组(1)压缩空气后空气温度升高，经级间冷却器(2)热端入口进入级间冷却器(2)，同时关闭导热油槽(7)与相变蓄热器(6)相连的的出口，导热油由导热油槽(7)出口排出，经级间冷却器(2)冷端入口进入级间冷却器(2)，在级间冷却器(2)中导热油与压缩空气换热，压缩空气被冷却到接近常温，进入高压压缩机组(3)，导热油升温后由级间冷却器(2)冷端出口排出，经相变蓄热器(6)入口进入相变蓄热器(6)，空气在高压压缩机组(3)中进一步压缩，在级末冷却器(4)中与导热油槽(7)中排出的导热油换热，导热油升温后由第级末冷却器(4)冷端出口排出，经相变蓄热器(6)入口进入相变蓄热器(6)；
同时，导热油由导热油槽(7)出口排出，进入太阳能集热器(5)，在太阳能集热器(5)中，该部分导热油吸收太阳能升温，升温后进入相变蓄热器(6)，在相变蓄热器(6)中，分别由级间冷却器(2)、级末冷却器(4)冷端出口中排出的导热油与太阳能集热器(5)中排出的导热油混合，加热相变蓄热器(6)中的相变蓄热材料使其熔化，导热油被冷却后排出相变蓄热器(6)第一出口，进入导热油槽(7)，在导热油槽(7)中冷却至常温后再分别进入级间冷却器(2)、级末冷却器(4)与太阳能集热器(5)，完成导热油吸收压缩热、加热相变蓄热材料的循环；
步骤S200：进行空气液化，减小空气储存体积，具体包括：级末冷却器(4)排出的空气经主换热器(8)热端后进入节流阀(9)，在节流阀(9)中由于节流效应，空气压力降低，温度降低，此后空气进入低温液体储罐(10)，初始阶段关闭低温液体储罐(10)顶部出口，空气经低温液体储罐(10)底部出口排出，经主换热器(8)冷端入口进入主换热器(8)，在主换热器(8)冷端内和主换热器(8)热端流过的高压空气换热，利用节流效应的冷量冷却主换热器(8)热端的高压空气，然后经主换热器(8)冷端出口排出，以上过程重复进行，主换热器(8)热端流过的高压空气温度不断降低，直至冷却至液化温度附近，经节流阀(9)节流后部分液化，然后打开低温液体储罐(10)顶部出口，以保证经低温液体储罐(10)底部出口排出的为纯液态空气，节流过程继续进行，主换热器(8)热端流过的高压空气温度继续降低，直至冷却至液化温度以下，经节流阀(9)节流后全部液化成液态空气，形成主换热器(8)热端高压空气和冷端液态空气的稳定换热过程，换热后高压空气温度降至液化温度以下，经过节流阀(9)节流后液化成液态空气流入低温液态储罐(10)，再进入主换热器(8)冷端与主换热器(8)热端高压空气换热后排出，经回热器(12)冷端入口进入回热器(12)；
步骤S300：根据供冷或供热目标选择是否通过相变蓄热材料释放压缩热加热空气，具体包括：
若目标为供冷，则关闭相变蓄热器(6)第二出口与回热器(12)热端入口相连处的阀门，阻止导热油加热即将进入膨胀机组的做功空气，降低做功空气初温；
若目标为供热，则打开导热油槽(7)与相变蓄热器(6)相连的出口，导热油由导热油槽(7)直接进入相变蓄热器(6)，与相变蓄热材料发生换热，相变蓄热材料冷却凝固成固态，导热油升温后由相变蓄热器(6)第二出口排出，经回热器(12)热端入口进入回热器(12)，在回热器(12)中与回热器(12)冷端入口进入的低温高压空气进行换热，空气被加热到常温附近，导热油被冷却后经回热器(12)热端出口排出，进入导热油槽(7)，完成吸收相变材料蓄热、释放压缩热加热空气的循环过程；
步骤S400：压缩空气在膨胀机中实现冷热电三联供，具体包括：回热器(12)冷端出口的高压空气依次进入高压膨胀机组(13)、低压膨胀机组(15)，逐级膨胀做功，高压膨胀机组(13)中空气膨胀后温度降低，由级间再热器(14)冷端入口进入级间再热器(14)，同时导热油由相变蓄热器(6)第二出口排出，经级间再热器(14)热端入口进入级间再热器(14)，在级间再热器(14)中导热油与压缩空气进行换热，压缩空气温度升温后进入低压膨胀机组(15)，导热油冷却后由级间再热器(18)热端出口排出，进入导热油槽(7)，空气在低压膨胀机组(15)中继续膨胀，经供热/供冷头(17)排出。
11.根据权利要求10所述的夏供冷冬供热冷热电三联供方法，其特征在于，所述步骤S100中，级末冷却器(4)出口处空气压力约为10MPa，温度接近常温。
12.根据权利要求11所述的夏供冷冬供热冷热电三联供方法，其特征在于，所述步骤S200中，节流阀(9)中节流效应所造成的高压空气压损约为1MPa。
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