CN107476884A - 混合式压缩空气能量存储系统和方法 - Google Patents

混合式压缩空气能量存储系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107476884A
CN107476884A CN201710419583.5A CN201710419583A CN107476884A CN 107476884 A CN107476884 A CN 107476884A CN 201710419583 A CN201710419583 A CN 201710419583A CN 107476884 A CN107476884 A CN 107476884A
Authority
CN
China
Prior art keywords
compressed air
air
discharge
receive
heated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710419583.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107476884B (zh
Inventor
J.T.威廉斯
J.M.克思
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Inc
Original Assignee
Dresser Rand Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dresser Rand Co filed Critical Dresser Rand Co
Publication of CN107476884A publication Critical patent/CN107476884A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107476884B publication Critical patent/CN107476884B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/14—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads
    • F02C6/16—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads for storing compressed air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/14—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/35—Combustors or associated equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/42—Storage of energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Abstract

本发明提供一种混合式压缩空气能量存储系统。一种其操作方法包括：在存储时段期间压缩空气；以及从其提取热能以产生经冷却的压缩空气。经冷却的压缩空气可存储在空气存储单元中，所提取热能可存储在热存储设备中，并且所存储的经冷却的压缩空气可在发电时段期间采用所存储的所提取热能加热以产生经加热的压缩空气。经加热的压缩空气可采用膨胀器膨胀以生成功率并且排出膨胀空气，该膨胀空气可采用回热器加热以产生经加热的膨胀空气。包括经加热的膨胀空气的燃料混合物可被燃烧以产生废气，该废气可采用第二膨胀器膨胀以生成功率并且使膨胀废气排出到回热器。

Description

混合式压缩空气能量存储系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年6月7日提交的具有序列号62/346,587的美国临时专利申请的权益。上述专利申请的全部内容借此通过引用并入到本申请中，达到与本申请一致的程度。
背景技术
压缩空气能量存储(CAES)系统在多余电力时段期间存储来自电网的多余功率，并且在高需求时段期间生成电力以上载到电网。CAES系统通过在多余电力时段期间压缩并存储气体来产生所存储能量，并且通过在高需求时段期间使所存储的压缩气体膨胀来生成电力。
绝热CAES系统和非绝热CAES系统是用于存储并重新生成能量的两种类型的CAES系统。在压缩并存储气体时，绝热CAES系统将所产生的热能存储为压缩热。此后，绝热CAES系统在使所存储的压缩气体膨胀以生成电力之前采用所存储的热能加热所存储的压缩气体。相反，非绝热CAES系统将压缩热能量排放到该系统外部的环境中，因此实质上浪费用于实施压缩工作的能量。因此，非绝热CAES系统通常在使所存储的压缩气体膨胀以生成电力之前通过燃烧燃料来加热所存储的压缩气体。
绝热和非绝热CAES系统两者都可能因设计和成本限制而具有缺点。绝热CAES系统通常在膨胀/发电阶段期间因降低的平均温度而产生较低的输出功率，从而导致所产生的每千瓦的更高成本。绝热CAES系统因压缩热的损失和重新加热所存储空气的后续成本而在恢复电力时具有增加的费用。绝热和非绝热CAES系统两者通常将废气以高于环境温度（例如，大于70℉）的温度排出到环境大气中，从而导致热能的损失。该热能损失的增加与较大的系统低效率相关。
因此，需要一种提供较大效率和降低的成本以存储并恢复能量的经改进的CAES系统和方法。
发明内容
本公开的实施例可提供一种混合式压缩空气能量存储系统。该混合式压缩空气能量存储系统可包括压缩机，其被构造成接收并压缩空气并且排出压缩空气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包含第一热交换器，其被构造成接收由所述压缩机排出的所述压缩空气，从所述压缩空气提取热能，并且排出经冷却的压缩空气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括空气存储单元，其被构造成接收并存储由所述第一热交换器排出的所述经冷却的压缩空气并且排出所存储的压缩空气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包含热存储设备，其被构造成接收并存储由所述第一热交换器提取的所述热能。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括第二热交换器，其被构造成将由所述热存储设备存储的热能传递到由所述空气存储单元排出的所述所存储压缩空气并且排出经加热的压缩空气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括第一膨胀器，其被构造成接收并膨胀由所述第二热交换器排出的所述经加热的压缩空气，产生功率，并且排出膨胀空气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括回热器，其被构造成接收并加热来自所述第一膨胀器的所述膨胀空气并且排出经加热的膨胀空气。该回热器可还被构造成接收并冷却膨胀废气并且排出经冷却的废气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括第一燃烧器，其被构造成接收所述经加热的膨胀空气并且排出废气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括第二膨胀器，其被构造成接收并膨胀由所述第一燃烧器排出的所述废气，产生功率，并且排出所述膨胀废气。
本公开的实施例可还提供一种混合式压缩空气能量存储系统。该混合式压缩空气能量存储系统可包括压缩机，其被构造成接收并压缩空气并且排出压缩空气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括第一热交换器，其被构造成接收由所述压缩机排出的所述压缩空气，从所述压缩空气提取热能，并且排出经冷却的压缩空气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括空气存储单元，其被构造成接收并存储由所述第一热交换器排出的所述经冷却的压缩空气并且排出所存储的压缩空气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括热存储设备，其被构造成接收并存储由所述第一热交换器提取的所述热能。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括第二热交换器，其被构造成将由所述热存储设备存储的热能传递到由所述空气存储单元排出的所述所存储的压缩空气并且排出经加热的压缩空气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括极高压膨胀器，其被构造成接收并膨胀由所述第二热交换器排出的所述经加热的压缩空气，产生功率，并且排出膨胀空气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括回热器，其被构造成接收并加热来自所述极高压膨胀器的所述膨胀空气并且排出经加热的膨胀空气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括高压燃烧器，其被构造成接收所述经加热的膨胀空气，燃烧包含所述经加热的膨胀空气的第一燃料混合物，并且排出第一废气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括高压膨胀器，其被构造成接收并膨胀由所述高压燃烧器排出的所述第一废气，产生功率，并且排出第一膨胀废气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括低压燃烧器，其被构造成接收所述第一膨胀废气，燃烧包含所述第一膨胀废气的第二燃料混合物，并且排出第二废气。该混合式压缩空气能量存储系统可还包括低压膨胀器，其被构造成接收并膨胀由所述低压燃烧器排出的所述第二废气，产生功率，并且排出第二膨胀废气。该回热器可被进一步构造成接收并冷却所述第二膨胀废气并且排出经冷却的废气。
本公开的实施例可还提供一种用于通过混合式压缩空气能量存储系统存储并恢复能量的方法。该方法可包括：在存储时段期间采用压缩机压缩空气以产生压缩空气；以及从所述压缩空气提取热能以产生经冷却的压缩空气。该方法可还包括：将所述经冷却的压缩空气存储在空气存储单元中；将所提取热能存储在热存储设备中；以及在发电时段期间采用所述所存储的所提取热能加热所述所存储的经冷却的压缩空气以产生经加热的压缩空气。该方法可还包括：采用第一膨胀器膨胀所述经加热的压缩空气以生成功率并且排出膨胀空气；以及采用回热器加热所述膨胀空气以产生经加热的膨胀空气，其中所述膨胀空气由从膨胀废气提取的热能加热。该方法可还包括：燃烧包含所述经加热膨胀空气的燃料混合物以产生废气；以及采用第二膨胀器膨胀所述废气以生成功率并且排出所述膨胀废气。该方法可还包括使所述膨胀废气传递到所述回热器。
附图说明
当与附图一起阅读时，根据以下具体实施方式最好地理解本公开。要强调的是，根据行业的标准惯例，各种特征未按比例绘制。事实上，为了清楚论述，各种特征的尺寸可任意增大或减小。
图1绘示根据一个或多个实施例的示例性混合式CAES系统的示意图。
图2绘示根据一个或多个实施例的另一示例性混合式CAES系统的示意图。
图3绘示根据一个或多个实施例的另一示例性混合式CAES系统的示意图。
图4绘示根据一个或多个实施例的用于采用混合式CAES系统存储并恢复能量的示例性方法的流程图。
具体实施方式
应理解，以下公开描述用于实施本发明的不同特征、结构或功能的数个示例性实施例。下文描述部件、布置和构造的示例性实施例以简化本公开；然而，这些示例性实施例仅作为实例提供，并且并不旨在限制本发明的范围。另外，本公开可在各种示例性实施例中并在本文所提供的附图中重复参考编号和/或字母。该重复是出于简单和清楚的目的，并且本身并不指示在各种附图中论述的各种示例性实施例和/或构造之间的关系。此外，在以下描述中，第一特征在第二特征上方或上的形成可包括其中第一特征和第二特征直接接触形成的实施例，并且可还包括其中额外特征可插入第一特征和第二特征形成以使第一特征和第二特征可能不直接接触的实施例。最后，下文呈现的示例性实施例可按任何方式的组合来组合，即，来自一个示例性实施例的任何元件可用于任何其它示例性实施例中而不偏离本公开的范围。
另外，在以下描述和权利要求中使用某些术语来指代特定部件。如本领域技术人员将了解的，各种实体可用不同名称指代相同部件，并且因此，本文中所描述的元件的命名惯例并不旨在限制本发明的范围，除非本文中以其他方式具体定义。此外，本文中使用的命名惯例并不旨在在名称而非功能上不同的部件之间区分。另外，在以下论述中并且在权利要求中，术语“包括”和“包含”以开放方式使用，并且因此应被解释为意指“包括但不限于”。本公开中的所有数值可以是精确或近似值，除非以其他方式具体说明。因此，本公开的各种实施例可偏离本文中公开的数字、值和范围，而不偏离预期范围。此外，如在权利要求或说明书中所使用的，术语“或”旨在包括排他性和包容性情况两者，即“A或B”旨在与“A和B中的至少一者”同义，除非本文中以其他方式明确规定。
图1绘示根据一个或多个实施例的混合式压缩空气能量存储(CAES)系统100的示意图。混合式CAES系统100可以是可具有绝热CAES系统和非绝热CAES系统的方面的混合式绝热-非绝热CAES系统。混合式CAES系统100可包括一个或多个压缩机单元102。每一压缩机单元102可包括一个或多个驱动器106和一个或多个压缩机110。驱动器106可给压缩机110提供动力或驱动压缩机110，并且可通过一个或多个驱动轴108联接到压缩机110。压缩机单元102可经由管线104接收并压缩工艺气体（例如空气），并且可在发电时段期间经由管线112排出经压缩的工艺气体（例如压缩空气）。工艺气体可以是或包括一种或多种工作流体或制冷剂。例如，示例性工艺气体可以是或包括但不限于空气、氮气、氧气、氩气、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷或其任何混合物。在一个或多个实例中，压缩机110可经由管线104接收并压缩环境空气，并且可经由管线112排出压缩空气。驱动器106可以是或包括但不限于一个或多个电马达、一个或多个涡轮机或膨胀器或其组合。压缩机110可以是或包括但不限于超音速压缩机、离心式压缩机、轴流式压缩机、往复式压缩机、旋转螺杆式压缩机、旋转叶片式压缩机、涡旋式压缩机或隔膜式压缩机中的一者或多者。另外，压缩机110可包括单个压缩机级或多个压缩机级。包括多个压缩机级的压缩机110的实施例可包括从压缩机级之间的压缩空气提取热能（例如，压缩热）的一个或多个热交换器（未示出）。
虽然在图1中绘示出包含一个驱动器106和一个压缩机110的一个压缩机单元102，但可在混合式CAES系统100中的压缩机组（未示出）中使用包含一个或多个驱动器106和一个或多个压缩机110的任何数量的压缩机单元102。例如，混合式CAES系统100可包括但不限于包含一个或多个驱动器106和一个或多个压缩机110的2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个或更多个压缩机单元102。
在一个或多个实施例（未示出）中，混合式CAES系统100可包括可驱动第一压缩机的第一驱动器，可驱动第二压缩机的第二驱动器，可驱动第三压缩机的第三驱动器，以及可驱动第四压缩机的第四驱动器。在一些实例中，每一对驱动器106和压缩机110可共同布置在气密密封的壳体（未示出）中。例如，包含一个或多个驱动器106和一个或多个压缩机110的压缩机单元102可以是可购自德克萨斯州休斯敦的Dresser-Rand公司的DATUM®离心式压缩机单元。在另一实例中，一个或多个压缩机110可以是或包括由德克萨斯州休斯敦的Dresser-Rand公司制造的DATUM-S®超音速压缩机。
一个或多个热交换器114可经由管线112接收由压缩机110排出的压缩空气。热交换器114可从压缩空气提取热能（例如，压缩热），并且可经由管线116排出经冷却的压缩空气。一个或多个空气存储单元120可经由管线116从热交换器114接收经冷却的压缩空气。采用空气存储单元120可将经冷却的压缩空气存储或者以其它方式保存为所存储的压缩空气。在一些实例中，经由管线116的经冷却的压缩空气可以连续流动或者以其它方式传递到空气存储单元120中并保存为所存储的压缩空气。在其它实例中，经由管线116的经冷却的压缩空气可间歇流动或者在不同时间以其它方式传递到空气存储单元120中。因此，保存在空气存储单元120内的所存储的压缩空气可以是或包括来自一个批次或多个批次的空气。
在存储时段期间，一个或多个压缩机单元102（例如，压缩机组）可压缩空气和/或一种或多种其它工艺气体，并且该压缩的空气或工艺气体可被引入到并存储在空气存储单元120中。在一些实例中，空气存储单元120可以是一个或多个洞穴或者一个或多个器皿。空气存储单元120可以是或包括但不限于岩洞、盐穴、蓄水层、废弃矿、枯竭气田或油田、井、存储在水下或地下的容器、罐或器皿、存储在地上或上方的容器、罐或器皿中的一者或多者。
一个或多个热存储设备130可在存储时段期间经由管线132接收并存储由热交换器114提取的热能。包含热能的传热介质可流动或者以其它方式从热交换器114传递到热存储设备130。包含热能的传热介质可保存在热存储设备130中，直到在发电时段期间使用。替代性地，热能可从传热介质传递到包含在热存储设备130内的热质（thermal mass）。
在一些实例（未示出）中，如果混合式CAES系统100包括压缩机组，则一个或多个额外热交换器114可布置在包含一个或多个驱动器106和一个或多个压缩机110的每一级或压缩机单元102之间。每一额外热交换器114可布置在每一压缩机110的下游，并且可将经冷却的压缩空气或其它工艺气体排出到空气存储单元120，并且可将所提取的热能传递到热存储设备130。例如，混合式CAES系统100可包括（未示出）在由第一驱动器驱动的第一压缩机的下游的第一热交换器，在由第二驱动器驱动的第二压缩机的下游的第二热交换器，在由第三驱动器驱动的第三压缩机的下游的第三热交换器，以及在由第四驱动器驱动的第四压缩机的下游的第四热交换器。
在一个或多个实施例中，在发电时段期间，一个或多个热交换器124可经由管线134从热存储设备130接收所存储的热能，并且可还经由管线122从空气存储单元120接收所存储的压缩空气。热交换器124可将来自经由管线134的传热介质的所存储的热能传递到经由管线122的所存储的压缩空气，以产生经由管线126的经加热的压缩空气和经由管线136的经冷却的传热介质并可将其排出。热交换器124可以以约350℉ (177℃)、约400℉ (204℃)、或约500℉ (260℃)至约600℉ (316℃)、约800℉ (427℃)、或约1,000℉ (534℃)的温度排出经加热的压缩空气。在另一实施例中，热交换器114和124可由单个热交换器（未示出）代替。多个流量控制阀（未示出）可被构造成指引由压缩机110排出的压缩空气、传热介质、以及通过单个热交换器的所存储的压缩空气的流动。
经冷却的传热介质可存储在存储器皿（未示出）中和/或可经由管线136传递到热交换器114。传热介质可在热交换器114、热存储设备130和热交换器124之间的热循环中循环。热交换器114, 124中的每一者以及本文中描述和论述的任何其它热交换器可以是或包括但不限于线圈系统、壳管系统、直接接触系统或其他类型的传热系统中的一者或多者。
传热介质可流过热交换器114并吸收来自空气或其它工艺气体的热能。因此，传热介质在离开热交换器114时比在进入热交换器114时具有更大的温度；因此，传热介质由经由管线112的压缩空气或其它工艺气体在热交换器114内加热。而且，经由管线116的经冷却的压缩空气或工艺气体在离开热交换器114时比进入热交换器114的经由管线112的压缩空气具有更低的温度；因此，压缩空气由经由管线136的传热介质在热交换器114内冷却。
传热介质可以是或包括一种或多种工作流体或制冷剂和/或一种或多种液体冷却剂。示例性传热介质可以是或包括但不限于热油、水、蒸气、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、其它烷烃、乙二醇、丙二醇、其它乙二醇醚、其它有机溶剂或流体、一种或多种氢氟烃、一种或多种含氯氟烃或其任何组合。包含在热存储设备130内的一种或多种热质可存储所提取的热能，并且可释放所存储的热能。热质可以处于固态、熔融状态、液态、流体状态、超流体状态、气态或其任何组合。示例性热质可以是或包括但不限于水、土壤、泥、岩石、石头、混凝土、金属、盐或其任何组合。在一些实例中，热存储设备130可以是或包括布置在隔热器皿或其它容器内的热质。
在其它实施例（未示出）中，在发电时段期间，来自空气存储单元120的所存储的压缩空气可传递到热存储设备130。所存储的压缩空气可由包含在热存储设备130内的热质加热。热质中的所存储的热能可传递到所存储的压缩空气以产生经加热的压缩空气。所存储的热能可通过（例如，热交换器）与热质的直接接触或间接接触传递到所存储的压缩空气。
在发电时段期间，经由管线122的来自空气存储单元120的所存储的压缩空气可从空气存储单元120抽出，由热交换器124加热以产生经由管线126的经加热的压缩空气，并且用于给一个或多个膨胀器140提供动力。膨胀器140可接收从热交换器124排出的经加热的压缩空气。在一个或多个实例中，膨胀器140可以是或包括极高压(VHP)膨胀器。膨胀器140可使经加热的压缩空气膨胀，并且可经由管线144排出膨胀空气。膨胀空气可具有约70℉(21℃)、约100℉ (38℃)、约150℉ (66℃)、或约200℉ (93℃)至约250℉ (121℃)、约300℉ (149℃)或约350℉ (177℃)的温度，并且可以处于约400 psia (2.76 MPa)、约450psia (3.10 MPa)、约500 psia (3.45 MPa)、或约550 psia (3.79 MPa)至约600 psia(4.14 MPa)、约650 psia (4.48 MPa)、约700 psia (4.83 MPa)、约750 psia (5.17 MPa)或约800 psia (5.52 MPa)的压力。在一些实例中，从热存储设备130传递的热能可以是用于加热或者以其它方式增加由膨胀器140膨胀的经加热的压缩空气的温度的唯一热能。
因经加热的压缩空气的膨胀，膨胀器140可生成或者以其它方式产生功率。在一个或多个实例中，膨胀器140可凭借给通过一个或多个驱动轴141联接到其的一个或多个发电机142提供动力来产生电力。在发电时段期间，发电机142可生成电力并且经由管线143将所生成电力上载或者以其它方式传递到电网103。发电机142可生成约1 MW、约4 MW、或约7 MW至约15 MW、约18 MW、约20 MW、约23 MW、约25 MW、约27 MW、约30 MW或更大的功率。在一个或多个实例中，所生成电力的至少一部分可经由管线105从电网103传递到一个或多个驱动器106（如所示的），或者可从发电机142直接传递到一个或多个驱动器106或其它电气设备（未示出）。在其它实例（未示出）中，膨胀器140可联接到一个或多个泵、一个或多个压缩机和/或若干件其它处理设备，并且给其提供动力或者以其它方式驱动其。
一个或多个回热器（recuperator）146可经由管线144接收膨胀器空气，加热膨胀空气，并且经由管线148排出经加热的膨胀空气。回热器146可还经由管线184接收膨胀废气，冷却膨胀废气，并且经由管线186排出经冷却的废气。例如，经冷却的废气可被排放或者以其它方式释放到环境大气中。经由管线184的膨胀废气中的热能可由回热器146传递到经由管线144的膨胀空气，以产生经由管线148的经加热的膨胀空气。回热器146可以以约350℉ (177℃)至约500℉ (260℃)、约600℉ (316℃)、约650℉ (343℃)、约700℉ (371℃)、约800℉ (427℃)、约900℉ (482℃)、约1,000℉ (534℃)或更大的温度经由管线148排出经加热的膨胀空气。
虽然未示出，但是回热器146可包括冷却部分和加热部分。回热器146可将来自冷却部分的热能传递到加热部分。更具体来说，回热器146可将来自包含在冷却部分中的经加热流体或气体的热能传递到包含在加热部分中的其它流体或气体。回热器146可被构造成将来自膨胀废气的热能传递到经加热的膨胀空气。例如，回热器146的冷却部分可经由管线184接收膨胀废气并且经由管线186排出经冷却的废气，并且回热器146的加热部分可经由管线144接收第一膨胀空气并且可经由管线148排出经加热的膨胀空气。
在一个或多个实施例中，膨胀器140可以是或包括流体联接到热交换器124和回热器146并且布置在热交换器124与回热器146之间（诸如例如，在热交换器124的下游和回热器146的上游）的VHP膨胀器。VHP膨胀器140可用于最大化由发电机142恢复作为电力的热能（压缩热）的量，并且可用于最小化从膨胀器140排出的膨胀空气的温度。经由管线144引入到回热器146中的膨胀空气中所包含的热能越少，则越多热能可由回热器146从管线184中的膨胀废气传递到管线148中的经加热的膨胀空气。通过最大化由回热器146从经由管线144的膨胀废气的热能传递，较少热能可损失或者以其它方式经由管线186与经冷却的废气一起排出到混合式CAES系统100外。在一些实例中，通过由回热器146将来自经由管线184的膨胀废气的热能传递到经由管线144的膨胀空气，经由管线144的膨胀空气的温度可增加大于100℉ (38℃)、大于150℉ (66℃)、大于200℉ (93℃)、大于250℉ (121℃)、大于300℉(149℃)、大于350℉ (177℃)、大于400℉ (204℃)、大于450℉ (232℃)或大于500℉ (260℃)以产生经由管线148的经加热的膨胀空气。
混合式CAES系统100可包括一个或多个功率生成单元170。功率生成单元170中的每一者可包括一个或多个燃烧器172、一个或多个膨胀器180以及一个或多个发电机182。在一个或多个实例中，燃烧器172可以是或包括一个或多个低压(LP)燃烧器，并且膨胀器180可以是或包括一个或多个低压(LP)膨胀器。经由管线148的经加热的膨胀空气可传递到燃烧器172。一种或多种燃料、水、蒸气、一种或多种氧源、添加剂或其任何混合物可经由管线174添加或者以其它方式传递到燃烧器172，并且在燃烧器172中与经加热的膨胀空气组合以产生燃料混合物。替代性地，在另一实施例中，这一种或多种燃料、水、蒸气、氧源（例如，O2）和/或添加剂可在管线148内与经加热的膨胀空气组合并混合以在燃烧器172的上游产生燃料混合物（未示出）。包含经加热的膨胀空气的燃料混合物可在燃烧器172内燃烧以产生废气。示例性燃料可以是或包括但不限于一种或多种碳氢燃料（例如，烷烃、烯烃、炔烃或醇类）、氢气、合成气或其任何组合。示例性碳氢燃料可以是或包括但不限于甲烷、乙烷、乙炔、丙烷、丁烷、汽油、煤油、柴油、燃料油、生物柴油、甲醇、乙醇或其任何混合物。
一旦燃料混合物燃烧，燃烧器172便可经由管线176排出传递到膨胀器180的废气。膨胀器180可经由管线176接收并膨胀由燃烧器172排出的废气。膨胀器180可使废气膨胀以生成或以其它方式产生功率。在一个或多个实例中，膨胀器180可凭借给通过一个或多个驱动轴181联接到其的一个或多个发电机182提供动力或驱动这一个或多个发电机来产生电力。在发电时段期间，发电机182可生成电力，并且经由管线101上载或者以其它方式将所生成的电力传递到电网103。发电机182可生成小于约10 MW、约10 MW至约50 MW、约50 MW至约150 MW、约160 MW、约165 MW、或约168 MW至约170 MW、约175 MW、约180 MW或更大的功率。在其它实例中，膨胀器180可联接到一个或多个泵、一个或多个压缩机、其它旋转设备和/或可被包含在混合式CAES系统100或其它系统（未示出）内的其它部件并且给其提供动力。
膨胀器180可经由管线184排出膨胀废气。膨胀废气可具有约600℉ (316℃)、约700℉ (371℃)、或约750℉ (399℃)至约800℉ (427℃)、约900℉ (482℃)、约1,000℉(534℃)或约1,200℉ (649℃)的温度。回热器146可经由管线184接收并冷却膨胀废气，并且可经由管线186排出经冷却的废气。例如，经冷却的废气可排出到环境大气中或者传递到被包含在混合式CAES系统100或其它系统（未示出）内的其它部件。经冷却的废气可具有约80℉ (27℃)、约100℉ (38℃)至约200℉ (93℃)、约212℉ (100℃)、约250℉ (121℃)、约300℉ (149℃)、或约350℉ (177℃)至小于400℉ (204℃)、小于500℉ (260℃)或小于550℉ (288℃)的温度。
图2绘示了示例性混合式CAES系统200的示意图，其可包括流体联接到回热器146和功率生成单元170并且布置在回热器146与功率生成单元170之间（诸如例如，在回热器146的下游和功率生成单元170的上游）的一个或多个功率生成单元250。图3绘示了示例性混合式CAES系统300的示意图，其可包括布置在回热器146的下游和功率生成单元170的上游的一个或多个功率生成单元350。每一混合式CAES系统200、300可以是可具有绝热CAES系统和非绝热CAES系统的方面的混合绝热-非绝热CAES系统。分别在图2和图3中绘示的混合式CAES系统200、300或其部分与在图1中绘示的混合式CAES系统100或其部分共享许多共用部件。应注意，在本文中公开的多个实施例公开中，图中所示和本文中讨论的相似数字表示相似部件。
如图2和图3中所绘示的，功率生成单元250, 350中的每一者可包括一个或多个膨胀器160以及一个或多个发电机162。膨胀器160可以是或包括一个或多个高压(HP)膨胀器。图3中绘示的功率生成单元350可还包括流体联接到回热器146和膨胀器160并且布置在回热器146与膨胀器160之间（诸如例如，在回热器146的下游和膨胀器160的上游）的一个或多个燃烧器152。燃烧器152可以是或包括但不限于外部风道燃烧器（duct burner）或直接燃烧燃烧器。在一个或多个实施例中，如图2中所绘示的，膨胀器160可经由管线148接收由回热器146排出的一种或多种经加热的膨胀工艺气体（例如经加热的膨胀空气）。膨胀器160可使经加热膨胀工艺气体或空气膨胀以生成或以其它方式产生功率，并且可以经由管线164排出一种或多种膨胀工艺气体（例如膨胀空气）。
在一个或多个实例中，膨胀器160可凭借给通过一个或多个驱动轴161联接到其的一个或多个发电机162提供动力或驱动这一个或多个发电机来产生电力。在发电时段期间，发电机162可生成电力，并且经由管线101将所生成电力上载或者以其它方式传递到电网103。发电机162可生成小于约8 MW、约8 MW、约10 MW、约14 MW、或约18 MW至约20 MW、约25MW、约30 MW、约32 MW、约35 MW或更大的功率。在其它实例中，膨胀器160可联接到一个或多个泵、一个或多个压缩机、其它旋转设备和/或可被包含在混合式CAES系统200、300或其它系统（未示出）内的其它部件并且给其提供动力。
在其它实施例中，如图3中所绘示的，燃烧器152可经由管线148接收由回热器146排出的一种或多种经加热的膨胀工艺气体（例如经加热的膨胀空气）。燃烧器152可经由管线156排出可由膨胀器160接收的废气。膨胀器160可使废气或其它膨胀工艺气体膨胀以生成或以其它方式产生功率，并且可经由管线164排出一种或多种膨胀废气。
在一个或多个实例中，燃烧器152可以是或包括一个或多个高压(HP)燃烧器，并且膨胀器160可以是或包括一个或多个HP膨胀器。经加热的膨胀空气可经由管线148传递到燃烧器152。一种或多种燃料、水、蒸气、一种或多种氧源、添加剂或其任何混合物可经由管线154添加或者以其它方式传递到燃烧器152，并且在燃烧器152中与经加热的膨胀空气组合以产生燃料混合物。替代性地，在另一实施例中，这一种或多种燃料、水、蒸气、氧源（例如，O2）和/或添加剂可在管线148内与经加热的膨胀空气组合并混合，以在燃烧器152的上游产生燃料混合物（未示出）。包含经加热的膨胀空气的燃料混合物可在燃烧器152内燃烧以产生废气。示例性燃料可以是或包括但不限于一种或多种碳氢燃料（例如，烷烃、烯烃、炔烃或醇类）、氢气、合成气或其任何组合。示例性碳氢燃料可以是或包括但不限于甲烷、乙烷、乙炔、丙烷、丁烷、汽油、煤油、柴油、燃料油、生物柴油、甲醇、乙醇或其任何混合物。
一旦燃料混合物燃烧，燃烧器152便可经由管线156排出传递到膨胀器160的废气。如上文论述和描述的，膨胀工艺气体可经由管线164传递到一个或多个燃烧器172并且燃烧。膨胀工艺气体可以是或包括但不限于空气、废气、工作流体或其任何混合物。在一个或多个实例中，膨胀工艺气体可以是或包括膨胀空气，并且可经由管线164从功率生成单元250排出。在其它实例中，膨胀工艺气体可以是或包括膨胀废气，并且可经由管线164从功率生成单元350排出。
图4绘示根据一个或多个实施例的用于采用混合式CAES系统存储并恢复能量的示例性方法400的流程图。在一些实施例中，方法400可在混合式CAES系统100、200和300上进行。方法400可包括：在一个或多个存储时段期间采用一个或多个压缩机压缩空气或工艺气体以产生压缩空气或工艺气体，如在402处所示；以及从压缩空气或工艺气体提取热能以产生经冷却的压缩空气或工艺气体，如在404处所示。在这一个或多个存储时段期间，产生压缩空气或工艺气体的这一个或多个压缩机可由从电网传递的电力供电。
方法400可还包括：将经冷却的压缩空气或工艺气体存储在一个或多个空气存储器中，如在406处所示；以及将所提取的热能存储在一个或多个热存储设备中，如在408处所示。方法400可还包括在一个或多个发电时段期间，采用所存储的提取热能加热所存储的经冷却的压缩空气或工艺气体以产生经加热的压缩空气或工艺气体，如在410处所示。方法400可还包括采用一个或多个第一膨胀器使经加热的压缩空气或工艺气体膨胀以生成功率并且排出膨胀空气或工艺气体，如在412处所示。方法400可还包括采用一个或多个回热器加热膨胀空气或工艺气体以产生经加热的膨胀空气或工艺气体，如在414处所示。该膨胀空气或工艺气体可由从可通过这一个或多个回热器的一种或多种膨胀废气提取的热能加热。方法400可包括燃烧包含经加热的膨胀空气或工艺气体的燃料混合物以产生废气，如在416处所示。
方法400可还包括：采用一个或多个第二膨胀器使废气膨胀以生成功率并且排出该膨胀废气，如在418处所示；以及将膨胀废气传递到一个或多个回热器，如在420处所示。膨胀废气可在回热器中冷却以产生可被排放到周围环境中的经冷却的废气。第一膨胀器可联接到一个或多个第一发电机，并且第二膨胀器可联接到一个或多个第二发电机。由第一膨胀器和第二膨胀器中的每一者生成的功率可分别用于采用第一发电机和第二发电机产生电力。第一发电机、第二发电机以及一个或多个额外发电机中的每一者可以独立地联接到电网，并且可在一个或多个发电时段期间将所产生电力上载或者以其它方式传递到电网。
前述内容已经概述了数个实施例的特征，以使本领域技术人员可更好地理解本公开。本领域技术人员应了解，他们可容易地将本公开用作用于设计或修改用于执行相同目的和/或实现本文所介绍实施例的相同优点的其它方法和结构的基础。本领域技术人员还应意识到，这样的等效构造并不偏离本公开的精神和范围，并且他们可在不偏离本公开的精神和范围的情况下在本文中作出各种改变、替换和变更。

Claims (20)

1.一种混合式压缩空气能量存储系统，其包括：
压缩机，其被构造成接收并压缩空气并且排出压缩空气；
第一热交换器，其被构造成接收由所述压缩机排出的所述压缩空气，从所述压缩空气提取热能，并且排出经冷却的压缩空气；
空气存储单元，其被构造成接收并存储由所述第一热交换器排出的所述经冷却的压缩空气并且排出所存储的压缩空气；
热存储设备，其被构造成接收并存储由所述第一热交换器提取的所述热能；
第二热交换器，其被构造成将由所述热存储设备存储的热能传递到由所述空气存储单元排出的所述所存储的压缩空气并且排出经加热的压缩空气；
第一膨胀器，其被构造成接收并膨胀由所述第二热交换器排出的所述经加热的压缩空气，产生功率，并且排出膨胀空气；
回热器，其被构造成接收并加热来自所述第一膨胀器的所述膨胀空气并且排出经加热的膨胀空气，并且其中所述回热器被构造成接收并冷却膨胀废气并且排出经冷却的废气；
第一燃烧器，其被构造成接收所述经加热的膨胀空气并且排出废气；以及
第二膨胀器，其被构造成接收并膨胀由所述第一燃烧器排出的所述废气，产生功率，并且排出膨胀废气。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一膨胀器包括联接到第一发电机的极高压膨胀器。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二膨胀器包括联接到第二发电机的低压膨胀器。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一燃烧器包括低压燃烧器。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述回热器被构造成从所述膨胀废气移除热能以产生具有约100℉ (38℃)至小于300℉ (149℃)的温度的所述经冷却的废气。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一燃烧器被构造成燃烧包括所述经加热的膨胀空气和碳氢燃料的燃料混合物。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一燃烧器包括风道燃烧器。
8.根据权利要求1所述的系统，其还包括流体联接在所述回热器与所述第一燃烧器之间的第三膨胀器，其中所述第三膨胀器被构造成接收并膨胀来自所述回热器的所述经加热的膨胀空气。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第三膨胀器包括联接到第三发电机的高压膨胀器。
10.根据权利要求8所述的系统，其还包括流体联接在所述回热器与所述第三膨胀器之间的第二燃烧器。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述压缩机联接到驱动器，所述驱动器包括电马达或涡轮机。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二热交换器被构造成接收并加热由所述空气存储单元排出的所述所存储的压缩空气并且排出所述经加热的压缩空气，并且其中所述第二热交换器被构造成接收并冷却来自所述热存储设备的经加热的传热介质并且排出经冷却的传热介质。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，由所述第一膨胀器膨胀的所述经加热的压缩空气仅由从所述热存储设备传递的所述热能加热。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述回热器包括冷却部分和加热部分并且被构造成将来自所述冷却部分的热能传递到所述加热部分，其中所述冷却部分被构造成接收所述膨胀废气并且排出所述经冷却的废气，并且其中所述加热部分被构造成接收所述第一膨胀空气并且排出所述经加热的膨胀空气。
15.一种混合式压缩空气能量存储系统，其包括：
压缩机，其被构造成接收并压缩空气并且排出压缩空气；
第一热交换器，其被构造成接收由所述压缩机排出的所述压缩空气，从所述压缩空气提取热能，并且排出经冷却的压缩空气；
空气存储单元，其被构造成接收并存储由所述第一热交换器排出的所述经冷却的压缩空气并且排出所存储的压缩空气；
热存储设备，其被构造成接收并存储由所述第一热交换器提取的所述热能；
第二热交换器，其被构造成将由所述热存储设备存储的热能传递到由所述空气存储单元排出的所述所存储的压缩空气并且排出经加热的压缩空气；
极高压膨胀器，其被构造成接收并膨胀由所述第二热交换器排出的所述经加热的压缩空气，产生功率，并且排出膨胀空气；
回热器，其被构造成接收并加热来自所述极高压膨胀器的所述膨胀空气并且排出经加热的膨胀空气；
高压燃烧器，其被构造成接收所述经加热的膨胀空气，燃烧包括所述经加热的膨胀空气的第一燃料混合物，并且排出第一废气；
高压膨胀器，其被构造成接收并膨胀由所述高压燃烧器排出的所述第一废气，产生功率，并且排出第一膨胀废气；
低压燃烧器，其被构造成接收所述第一膨胀废气，燃烧包括所述第一膨胀废气的第二燃料混合物，并且排出第二废气；以及
低压膨胀器，其被构造成接收并膨胀由所述低压燃烧器排出的所述第二废气，产生功率，并且排出第二膨胀废气，并且其中所述回热器被还构造成接收并冷却所述第二膨胀废气并且排出经冷却的废气。
16.根据权利要求所述15的混合式压缩空气能量存储系统，其中，所述高压燃烧器和所述低压燃烧器中的至少一者包括风道燃烧器。
17.一种用于通过混合式压缩空气能量存储系统存储并恢复能量的方法，其包括：
在存储时段期间采用压缩机压缩空气以产生压缩空气；
从所述压缩空气提取热能以产生经冷却的压缩空气；
将所述经冷却的压缩空气存储在空气存储单元中；
将所述所提取热能存储在热存储设备中；
在发电时段期间采用所述所存储的所提取热能加热所述所存储的经冷却的压缩空气以产生经加热的压缩空气；
采用第一膨胀器使所述经加热的压缩空气膨胀以生成功率并且排出膨胀空气；
采用回热器加热所述膨胀空气以产生经加热的膨胀空气，其中所述膨胀空气由从膨胀废气提取的热能加热；
燃烧包括所述经加热的膨胀空气的燃料混合物以产生废气；
采用第二膨胀器使所述废气膨胀以生成功率并且排出膨胀废气；以及
使所述膨胀废气传递到所述回热器。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述经加热的压缩空气从所述第二热交换器以约400℉ (204℃)至约800℉ (427℃)的温度排出。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述经冷却的废气从所述回热器以约100℉(38℃)至小于300℉ (149℃)的温度排出。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，由所述第一膨胀器膨胀的所述经加热的压缩空气仅由从所述热存储设备传递的所述热能加热。
CN201710419583.5A 2016-06-07 2017-06-06 混合式压缩空气能量存储系统和方法 Active CN107476884B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662346587P 2016-06-07 2016-06-07
US62/346587 2016-06-07
US15/602,179 US20170350318A1 (en) 2016-06-07 2017-05-23 Hybrid compressed air energy storage system and process
US15/602179 2017-05-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107476884A true CN107476884A (zh) 2017-12-15
CN107476884B CN107476884B (zh) 2021-01-15

Family

ID=59009552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710419583.5A Active CN107476884B (zh) 2016-06-07 2017-06-06 混合式压缩空气能量存储系统和方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20170350318A1 (zh)
EP (1) EP3255266B1 (zh)
CN (1) CN107476884B (zh)
CA (1) CA2969569C (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113631503A (zh) * 2019-03-27 2021-11-09 西门子能源环球有限责任两合公司 产生气体产物的方法
CN113785112A (zh) * 2019-05-10 2021-12-10 株式会社神户制钢所 压缩空气储存发电装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2018212001A1 (en) * 2017-01-30 2019-08-22 The Regents Of The University Of California Storage-combined cold, heat and power
CN110849023B (zh) * 2019-11-01 2021-02-02 西安交通大学 一种压缩空气与热化学耦合储能的冷热电联产系统及方法
CA3166592A1 (en) * 2020-02-25 2021-09-02 Kamyar ROUINDEJ Systems and methods for compressed air energy storage and control thereof
US11255262B2 (en) * 2020-04-23 2022-02-22 Dresser-Rand Company Hybrid compressed air energy storage system
CN112302743B (zh) * 2020-10-30 2023-02-03 华北电力科学研究院有限责任公司 用于压缩空气储能电站的膨胀发电系统及其运行控制方法
US20220235661A1 (en) * 2021-01-25 2022-07-28 Air Liquide Large Industries U.S. Lp Nitrogen driven dc generator
US20230213149A1 (en) * 2021-12-31 2023-07-06 Kepler Energy Systems, Inc. Power Shift System to Store and Distribute Energy
GB2618583A (en) * 2022-05-11 2023-11-15 Corre Energy B V Compressed Air Energy Storage System
CN116146463B (zh) * 2023-03-09 2024-04-19 广东开能环保能源有限公司 基于工业压缩空气系统的储能系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090178384A1 (en) * 2007-01-25 2009-07-16 Michael Nakhamkin CAES plant using humidified air in the bottoming cycle expander
US20100251712A1 (en) * 2007-01-25 2010-10-07 Michael Nakhamkin Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage System
CN202073603U (zh) * 2011-06-12 2011-12-14 中国科学院工程热物理研究所 一种压缩空气储能系统
CN102713204A (zh) * 2009-10-27 2012-10-03 通用电气公司 带有燃烧器的绝热压缩空气储能系统
CN102953823A (zh) * 2011-08-16 2013-03-06 阿尔斯通技术有限公司 绝热的压缩空气能量储存器系统及方法
CN103225598A (zh) * 2013-04-27 2013-07-31 清华大学 一种压缩空气与储热介质同时储能的方法及系统
CN204457884U (zh) * 2015-03-04 2015-07-08 中国大唐集团新能源股份有限公司 一种压缩空气储能发电系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH659855A5 (de) * 1981-11-16 1987-02-27 Bbc Brown Boveri & Cie Luftspeicher-kraftwerk.
US4765142A (en) * 1987-05-12 1988-08-23 Gibbs & Hill, Inc. Compressed air energy storage turbomachinery cycle with compression heat recovery, storage, steam generation and utilization during power generation
US8341964B2 (en) * 2009-10-27 2013-01-01 General Electric Company System and method of using a compressed air storage system with a gas turbine
US8572972B2 (en) * 2009-11-13 2013-11-05 General Electric Company System and method for secondary energy production in a compressed air energy storage system
EP2594746A1 (de) * 2011-11-17 2013-05-22 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbinenkraftwerk mit einer Gasturbinenanlage und Verfahren zum Betreiben eines Gasturbinenkraftwerks
US9938895B2 (en) * 2012-11-20 2018-04-10 Dresser-Rand Company Dual reheat topping cycle for improved energy efficiency for compressed air energy storage plants with high air storage pressure
KR102204443B1 (ko) * 2016-02-18 2021-01-18 8 리버스 캐피탈, 엘엘씨 메탄화를 포함하는 동력 생산을 위한 시스템 및 방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090178384A1 (en) * 2007-01-25 2009-07-16 Michael Nakhamkin CAES plant using humidified air in the bottoming cycle expander
US20100251712A1 (en) * 2007-01-25 2010-10-07 Michael Nakhamkin Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage System
CN102713204A (zh) * 2009-10-27 2012-10-03 通用电气公司 带有燃烧器的绝热压缩空气储能系统
CN202073603U (zh) * 2011-06-12 2011-12-14 中国科学院工程热物理研究所 一种压缩空气储能系统
CN102953823A (zh) * 2011-08-16 2013-03-06 阿尔斯通技术有限公司 绝热的压缩空气能量储存器系统及方法
CN103225598A (zh) * 2013-04-27 2013-07-31 清华大学 一种压缩空气与储热介质同时储能的方法及系统
CN204457884U (zh) * 2015-03-04 2015-07-08 中国大唐集团新能源股份有限公司 一种压缩空气储能发电系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113631503A (zh) * 2019-03-27 2021-11-09 西门子能源环球有限责任两合公司 产生气体产物的方法
CN113631503B (zh) * 2019-03-27 2024-04-19 西门子能源环球有限责任两合公司 产生气体产物的方法
CN113785112A (zh) * 2019-05-10 2021-12-10 株式会社神户制钢所 压缩空气储存发电装置
CN113785112B (zh) * 2019-05-10 2024-03-26 株式会社神户制钢所 压缩空气储存发电装置

Also Published As

Publication number Publication date
CA2969569A1 (en) 2017-12-07
CA2969569C (en) 2019-06-25
US20170350318A1 (en) 2017-12-07
EP3255266A1 (en) 2017-12-13
CN107476884B (zh) 2021-01-15
EP3255266B1 (en) 2018-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107476884A (zh) 混合式压缩空气能量存储系统和方法
Nabat et al. Energy, exergy, and economic analyses of an innovative energy storage system; liquid air energy storage (LAES) combined with high-temperature thermal energy storage (HTES)
Olabi et al. Compressed air energy storage systems: Components and operating parameters–A review
Zhang et al. Thermodynamic analysis of a novel energy storage system with carbon dioxide as working fluid
Chen et al. Energy and exergy analysis of two modified adiabatic compressed air energy storage (A-CAES) system for cogeneration of power and cooling on the base of volatile fluid
JP6739956B2 (ja) 一体化された熱回収・冷却サイクルシステムを有するタービンエンジン
US11608795B2 (en) Constant density heat exchanger and system for energy conversion
CN102261272A (zh) 液化天然气的布雷顿循环再气化
GB2472128A (en) Compressed air energy storage system
CA3116379C (en) Hybrid compressed air energy storage system
Niu et al. Thermodynamic analysis of supercritical Brayton cycles using CO2-based binary mixtures for solar power tower system application
CN101529055A (zh) 热力发动机系统
CN101761389A (zh) 一种工质相变燃气轮机循环的热力发电方法及装置
US20200182148A1 (en) Hybrid compressed air energy storage system
Bashan et al. Comprehensive energy and exergy analysis on optimal design parameters of recuperative supercritical CO2 power cycle
US11248559B2 (en) Closed cycle engine with bottoming-cycle system
JP2023530825A (ja) エネルギー管理のためのプラントおよびプロセス
Moore et al. Heat engine-based storage systems
KR102073736B1 (ko) 복합화력발전 및 지역난방발전 시스템
CN106089437B (zh) 超临界二氧化碳低温动力系统
CN106050421B (zh) 携带燃料的二氧化碳楼宇供能系统
CN117627744B (zh) 耦合固体储热的超临界二氧化碳储能发电系统及方法
Gatewood et al. The Texas Cryogenic Oxy-Fuel Cycle (TCO): A Novel Approach to Power Generation With CO2 Options
JP2005273668A (ja) 大気中の水蒸気を利用した動力
Freund et al. 6.5 Compressed air energy storage (CAES)

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230822

Address after: Fla

Patentee after: Siemens energy USA

Address before: USA New York

Patentee before: DRESSER-RAND Co.