CN108240241A - 一种利用新能源液化空气的储能发电系统 - Google Patents
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Abstract
一种利用新能源液化空气的储能发电系统，所述系统包括：洁净空气重新利用系统，将从低、中温换热器出来的空气引到入口空气定压罐与新鲜空气汇合，使其压力稳定后重新利用；风能驱动系统，利用风能直接驱动空气压缩机工作，再将压缩完的空气通过稳压罐使其压力稳定；液化空气系统，将压力稳定的空气先通过涡流管，从涡流管出来的气体分为热气流和冷气流，热气流进入中温换热器预热液态空气，冷气流则进入制冷机进行液化，最后液态空气进入储罐储存；液态空气发电系统，从液态储罐引出的空气被换热器加热后经过全流螺杆膨胀机做功，带动发电机发电；太阳能加热系统，通过高温换热器，加热液态空气。本发明利用新能源，有效提高新能源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用新能源液化空气的储能发电系统，尤其是一种利用清洁能源的新型储能发电一体化系统及流程，属于绿色能源技术领域。
背景技术
能源是现代经济的重要支撑，是人类社会生存和发展的重要基础，对社会发展起着不可或缺的重要推动作用。进入工业化以来，以煤、石油、天然气等化石类为主要燃料的能源更成为人类社会赖以生存的物质基础，随着中国经济的快速发展和人口的迅速增长，对能源的需求量越来越大，能源消耗大幅增加、传统能源资源日益减少，已经不能满足国民经济发展的需要。此外，能源消耗所导致的生态环境恶化日益显现，随着国际社会越来越关注二氧化碳排放问题，中国未来能源使用问题也受到了来自外部压力的冲击。在这种情况下，中国迫切需要新能源来满足国内日益增长的能源消费需求，减少温室气体排放，建设环境友好型国家。新能源包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、潮汐能、核能、页岩气、氢能等。利用新能源液化空气的储能发电系统作为一种新技术，有效的利用可再生能源，绿色无污染，经济效益高。
当前面对化石能源日益枯竭以及传统能源开发利用所带来的环境污染、气候变化等人类共同的难题，大规模开发利用新能源，保障能源供应与能源安全，降低能源消耗，减少环境污染，应对气候变化，已成为世界各国的共识。特别是在中国，经济社会的持续发展导致对电能的需求将保持继续增长的态势。因此，开发利用新能源、节能减排、发展智能电网已成为中国能源发展的重要战略。风能、太阳能等可再生能源是最具规模化开发前景的新能源。过去10年，中国风电、太阳能发电装机分别增长了47倍和21倍。2011年，全年风力发电新增装机达1763.09万kW，累计装机容量达到6236.42万kW，居世界第一位。对于火电、水电、核电等传统发电过程而言，电能难以大规模储存。对于以风电、太阳能发电为代表的新能源，可以利用风能用来液化空气，将液态空气进行储存，在用电高峰期，利用太阳能加热液态空气后，进行发电。
为促进电力工业结构调整，减少环境污染，培育新的经济增长点，我国也把新能源的开发利用作为能源开发的战略重点之一，因地制宜地开发和推广风能、太阳能等清洁能源，其中风能发电是新能源发电技术最成熟、最具规模化开发条件和商业化应用前景的清洁能源发电技术，现已成为我国电力工业的一个组成部分。太阳能是一种清洁无污染的可再生能源，它分布广泛，资源丰富，每秒钟辐射到地球的能量相当于500万吨标准煤燃烧时放出的热量。我国太阳年辐射总量大约在3300-8300MJ/m2，全国2/3以上面积地区年日照小时数大于2000h，属于太阳能资源丰富的国家之一。因此在我国大力推行太阳能利用技术是可行的，也是必然的趋势。太阳能加热系统的推广和使用，有效减少一次性能源的消耗，将对缓解能源紧张和改善环境起到巨大的作用。
液化空气集团最早于1916年进入中国市场，自中国改革开放以后又重返中国市场。最近15年间，在中国的业务加速发展，截止到2013年7月，液化空气在中国设有75家大中型工厂，遍布30个城市，拥有约5000名员工。液化空气集团在中国主要经营活动涉及广泛的领域。液化空气中国公司从事工业、医用气体的运营；液化空气杭州公司和收购的鲁奇公司从事工程、制造业务，在中国设计和制造空气分离装置、建造制氢的工厂。随着长期合同的不断签署，液化空气集团在中国的大型工厂已从2004年的8家增加到2013年7月份的75家。液化空气集团的业务已覆盖中国大部分的工业区域：北部的北京、天津、河北、山东、山西、辽宁和黑龙江，华东的上海、江苏、浙江和安徽，并正在向中西部的湖北、四川和陕西以及华南的广东拓展。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用新能源液化空气的储能发电系统及流程。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种风能和太阳能联合储能发电系统，它包括：洁净空气重新利用系统，将从低温换热器和中温换热器出来的空气导入定压罐与新鲜空气汇合，使其压力稳定后重新利用；风能驱动系统，利用大自然的风能，直接驱动压缩机工作，再将压缩完的空气通过稳压罐使其压力稳定；液化空气系统，将压力稳定的空气先通过涡流管，从涡流管出来的气体分为热气流和冷气流，热气流进入中温换热器预热液态空气，冷气流则进入制冷机进行液化，最后液态空气进入储罐储存；液态空气发电系统，液态空气依次通过低温换热器、中温换热器和高温换热器后经过全流螺杆膨胀机做功，带动发电机进行发电；太阳能加热系统，通过高温换热器，加热液态空气；
所述洁净空气重新利用系统由新鲜空气调节阀，入口空气定压罐，中温换热器导出空气调节阀，低温换热器导出空气调节阀组成；
所述风能驱动系统由风力机，空气压缩机，稳压罐，流量调节阀组成；
所述液化空气系统由涡流管，SV制冷机，液态空气调节阀，液态储罐组成；
所述液态空气发电系统由低温泵，低温换热器，中温换热器，高温换热器，全流螺杆膨胀机，发电机组成；
所述太阳能加热系统由循环泵(16)，集热器(17)，热水箱(18)组成。
上述一种利用新能源液化空气的储能发电系统，所述洁净空气重新利用系统中，设置新鲜空气调节阀、中温换热器导出空气调节阀和低温换热器导出空气调节阀，将从低温换热器和中温换热器出来的空气重新利用，减少引进新的洁净空气，以提高系统效率。
上述一种利用新能源液化空气的储能发电系统，所述洁净空气重新利用系统中，采用入口空气定压罐，使汇合后的空气压力稳定后再进入空气压缩机，保证空气压缩机能够正常工作。
上述一种利用新能源液化空气的储能发电系统，所述液化空气系统中采用涡流管和SV制冷机，将压力稳定的空气先通过涡流管，从涡流管出来的气体分为热气流和冷气流，热气流进入中温换热器预热液态空气，冷气流则进入制冷机进行液化，最后液态空气进入液态储罐储存。
上述一种利用新能源液化空气的储能发电系统，所述液态空气发电系统中将液态空气引出，经过低温泵加压后，依次通过低温换热器、中温换热器和高温换热器换热后经过全流螺杆膨胀机做功，带动发电机进行发电。
另外，本发明还具有如下优点：
1、本发明利用新能源中可大规模使用的风能和太阳能，循环利用清洁能源；
2、本发明用洁净空气作为循环工质，不会对环境产生污染与破坏；
3、本发明利用具有间歇性、不稳定性的风能直接驱动压缩机，通过设置入口空气定压罐，将从低温换热器和中温换热器出来的空气导入定压罐与新鲜空气汇合，使气体压力稳定后，再将其通入空气压缩机进行压缩，使洁净空气重新利用，有效避免洁净空气的浪费，延长整个装置的使用寿命；
4、本发明不受地理条件的限制，应用范围广，具有良好的商业前景。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1为本发明一种利用新能源液化空气的储能发电系统图。
图中各标号为：1、空气调节阀；2、入口空气定压罐；3、风力机；4、空气压缩机；5、稳压罐；6、流量调节阀；7、涡流管；8、SV制冷机；9、液态空气调节阀；10、液态储罐；11、低温泵；12、低温换热器；13、中温换热器；14、中温换热器导出空气调节阀：15、低温换热器导出空气调节阀；16循环泵；17集热器；18热水箱；19高温换热器；20全流螺杆膨胀机；21发电机。
具体实施方式
本发明是一种利用新能源液化空气的储能发电系统，该系统包括：洁净空气重新利用系统，将从低温换热器和中温换热器出来的空气导入定压罐与新鲜空气汇合，使其压力稳定后重新利用；风能驱动系统，利用大自然的风能，直接驱动压缩机工作，再将压缩完的空气通过稳压罐使其压力稳定；液化空气系统，将压力稳定的空气先通过涡流管，从涡流管出来的气体分为热气流和冷气流，热气流进入中温换热器预热液态空气，冷气流则进入制冷机进行液化，最后液态空气进入储罐储存；液态空气发电系统，液态空气依次通过低温换热器、中温换热器和高温换热器后经过全流螺杆膨胀机做功，带动发电机进行发电；太阳能加热系统，通过高温换热器，加热液态空气；从而实现了风能与太阳能的有效利用，满足了用户在用电高峰期用电的需求。
整个系统由洁净空气重新利用系统、风能驱动系统、液化空气系统、液态空气发电系统及太阳能加热系统组成，如图1所示。洁净空气重新利用系统由新鲜空气调节阀(1)，入口空气定压罐(2)，中温换热器导出空气调节阀(14)，低温换热器导出空气调节阀(15)组成。该系统将从低温换热器和中温换热器出来的空气导入定压罐与新鲜空气汇合，使其压力稳定后重新利用。
风能驱动系统由风力机(3)，空气压缩机(4)，稳压罐(5)，流量调节阀(6)组成。该系统利用风能直接驱动压缩机工作，再将压缩完的空气通过稳压罐使其压力稳定。
液化空气系统由涡流管(7)，SV制冷机(8)，液态空气调节阀(9)，液态储罐(10)组成。该系统中压力稳定的空气先通过涡流管，从涡流管出来的气体分为热气流和冷气流，热气流进入中温换热器预热液态空气，冷气流则进入制冷机进行液化，最后液态空气进入储罐储存。
液态空气发电系统由低温泵(11)，低温换热器(12)，中温换热器(13)，高温换热器(19)，全流螺杆膨胀机(20)，发电机(21)组成。该系统中液态空气依次通过低温换热器、中温换热器和高温换热器后经过全流螺杆膨胀机做功，带动发电机进行发电。
太阳能加热系统由循环泵(16)，集热器(17)，热水箱(18)组成。该系统中通过高温换热器，加热液态空气。
本发明一种利用新能源液化空气的储能发电系统，将具有间歇性、不稳定性的风能直接驱动压缩机，通过设置入口空气定压罐，将从低温换热器和中温换热器出来的空气导入定压罐与新鲜空气汇合，使气体压力稳定后，再将其通入空气压缩机进行压缩，使洁净空气重新利用，有效避免洁净空气的浪费，延长整个装置的使用寿命。
本发明一种利用新能源液化空气的储能发电系统，直接利用清洁能源，有利于资源的循环利用，不受地理条件的限制，采用的工质是洁净空气，不会对环境产生污染与破坏，应用范围广，具有良好的商业前景。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、各个系统的工作流程进行了进一步的详细说明，从而实现了一种利用新能源液化空气的储能发电系统。
Claims (3)
1.一种利用新能源液化空气的储能发电系统，其特征在于，它包括洁净空气重新利用系统、风能驱动系统、液化空气系统、液态空气发电系统、太阳能加热系统；
所述洁净空气重新利用系统由新鲜空气调节阀(1)，入口空气定压罐(2)，中温换热器导出空气调节阀(14)，低温换热器导出空气调节阀(15)组成；
所述风能驱动系统由风力机(3)，空气压缩机(4)，稳压罐(5)，流量调节阀(6)组成；
所述液化空气系统由涡流管(7)，SV制冷机(8)，液态空气调节阀(9)，液态储罐(10)组成；
所述液态空气发电系统由低温泵(11)，低温换热器(12)，中温换热器(13)，高温换热器(19)，全流螺杆膨胀机(20)，发电机(21)组成；
所述太阳能加热系统由循环泵(16)，集热器(17)，热水箱(18)组成。
2.如权利要求1所述的一种利用新能源液化空气的储能发电系统，其特征在于，洁净空气重新利用系统中，设置新鲜空气调节阀、中温换热器导出空气调节阀和低温换热器导出空气调节阀，将从低温换热器和中温换热器出来的空气重新利用，减少引进新的洁净空气，以提高系统效率。
3.如权利要求1所述的一种利用新能源液化空气的储能发电系统，其特征在于，洁净空气重新利用系统中，采用入口空气定压罐，使汇合后的空气压力稳定后再进入空气压缩机，保证空气压缩机能够正常工作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180703 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |