CN109306879A - 一种压缩空气储能系统 - Google Patents
一种压缩空气储能系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109306879A CN109306879A CN201710621066.6A CN201710621066A CN109306879A CN 109306879 A CN109306879 A CN 109306879A CN 201710621066 A CN201710621066 A CN 201710621066A CN 109306879 A CN109306879 A CN 109306879A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat
- low
- heat exchanger
- compressed air
- heat source
- 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.)
- Pending
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 33
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 4
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 8
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 abstract description 3
- 229940059936 lithium bromide Drugs 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 27
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 235000019994 cava Nutrition 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- F01D13/00—Combinations of two or more machines or engines
- F01D13/02—Working-fluid interconnection of machines or engines
-
- 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
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
本发明公开一种压缩空气储能系统，包括：电动机/发电机、压气机机组、各级冷却器、热网换热器、储气室、节流阀、透平机组、各级加热器、低品位热源换热器、溴化锂吸收式制冷机。利用地下含水层作为储存压缩空气的储气室，提高系统的经济性及系统效率；将传统的压缩空气储能系统与冷热电联供相结合，实现能源的梯级利用。将各级冷却器通过管道与热网换热器连接，利用压缩过程中产生的压缩热给热用户供热；将各级加热器与低品位热源换热器连接，利用低品位热源对进入透平级前的压缩空气加热；将透平排汽与制冷机连接，为制冷机提供低温热源，进一步实现向用户供冷。
Description
技术领域
本发明涉及电能储存技术领域，尤其涉及一种压缩空气储能系统。
背景技术
近年来，可再生能源发电量在电力结构中占的比例越来越高。但由于可再生能源电力自身的固有缺陷(具有间歇性和不稳定性)，其可靠性及灵活性较低，限制了可再生能源电力的并网发电；同时由于电力市场供需不平衡，用电峰谷差逐步加大。发展电力储能技术是平抑电网峰谷差、提高可再生能源上网率的重要途径。目前，压缩空气储能技术是除抽水蓄能外最适合大规模电力储存的储能技术；但是大规模压缩空气储能系统需要特殊的地质条件(如盐洞、废弃矿井、岩石洞穴等)来建造大型储气室，大大限制了压缩空气储能系统的发展应用。
利用地下含水层作为压缩空气储能系统的储气室，能够缓解压缩空气储能系统对地质条件的依赖。同时结合我国地质的基本情况，东部经济发达地区地下广泛分布高渗透的含水层，为开展含水层储能技术提供了良好的条件。
进一步的，将传统的压缩空气储能系统与冷热电联供系统耦合，能够实现能源的梯级利用，大大提高系统的整体效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种压缩空气储能系统，利用地下含水层作为储存压缩空气的储气室，摆脱了地质条件的限制，提高系统的适用性；将传统的压缩空气储能系统与冷热电联供相结合，实现能源的梯级利用。
本发明的目的是这样实现的：
一种压缩空气储能系统，主要部件包括：电动机/发电机、压气机机组、各级冷却器、热网换热器、储气室、节流阀、透平机组、各级加热器、低品位热源换热器、制冷机。
压缩空气储能系统储能部分：所述压气机机组包括低压压气机及高压压气机；所述各级冷却器包括级间冷却器、级后冷却器以及与供热管网连接的热网换热器。所述电动机与所述压气机机组同轴联接、所述低压压气机出口与所述级间冷却器气侧入口通过管道连接，所述级间冷却器气侧出口与所述高压压气机入口通过管道连接，所述高压压气机出口与所述级后冷却器气侧入口通过管道连接，所述级后冷却器气侧出口与所述储气室入口通过管道连接。
同时，所述热网部分主要由各级冷却器、热网换热器及连接管道组成。所述热网换热器的壳程出口分别与所述级间冷却器、级后冷却器的侧(导热油)入口通过管道连接，所述级间冷却器、级后冷却器液体侧出口分别与所述热网加热器的壳程入口通过管道连接，所述热网换热器的管程出、入口与供热管网通过管道连接。
压缩空气储能系统释能部分：所述透平机组包括高压透平及低压透平；所述各级加热器包括级前加热器、级后加热器以及与低品位热源连接的低品位热源换热器。所述储气室出口与所述节流阀入口连接，所述节流阀出口与所述级前加热器气侧入口通过管道连接，所述级前加热器气侧出口与所述高压透平入口通过管道连接，所述高压透平出口与所述级间加热器气侧入口通过管道连接，所述级间加热器气侧出口与所述低压透平入口通过管道连接，所述低压透平出口与所述制冷机通过管道连接。
同时，所述低品位热源部分主要由各级加热器、低品位热源换热器及连接管道组成。所述低品位热源换热器的管程出口分别与所述级前加热器、级间加热器的水侧入口通过管道连接，所述级前加热器、级间加热器水侧出口分别与所述低品位热源换热器的管程入口通过管道连接，所述低品位热源换热器的壳程出、入口与所述低品位热源供给侧通过管道连接。
优选的，所述地下含水层应具有高渗透率与高孔隙度的性能；
优选的，所述电动机由电网波谷电能或可再生能源电力(如风电、水电、光伏发电等)驱动，充分利用可再生能源电力的同时，提高可再生能源电力的上网率。
优选的，所述储气室为地下含水层，与传统的储气室建造成本相比，降低了系统的工程造价；
优选的，利用太阳能、工业余热和生物质能等提供的一种或几种低品位热源加热两级透平前的压缩空气，实现能源的有效利用；
优选的，热网换热器与低品位热源换热器均采用固定管板式换热器，且将导热油作为热网换热器的换热介质，将处理过的水作为低品位热源换热器的换热介质；利用压气机在压缩过程中产生的压缩热加热热网供水，利用低品位热源加热透平的级前进汽；
优选的，所述制冷机为溴化锂吸收式制冷机；同时，利用透平排汽的余热在溴化锂吸收式制冷机的发生器内使溴化锂水溶液浓缩，并进一步进行制冷循环；
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明所述一种压缩空气储能系统利用地下含水层作为储存压缩空气的储气室：
(1)能够实现大规模电力储存，提高了储气室的储气容量；
(2)摆脱了地质条件对大规模压缩空气储能系统发展的限制；我国东部沿海地区地下含水层分布较为广泛，为压缩空气储能系统的广泛分布提供了条件；
(3)利用地下含水层作为储气室，与地下盐矿、洞穴等相比，工程造价低，系统经济性提高。
2、本发明所述一种压缩空气储能系统将压缩空气储能系统与冷热电联产相结合，实现了能量的梯级利用，系统的整体效率提高。
3、本发明所述一种压缩空气储能系统能够有效利用太阳能、工业余热、生物质能等低品位热源，也可以利用弃风电或后夜电等其它形式提供的热源作为低品位热源换热器的能量来源，提高了能源的利用率。
附图说明
图1为本发明一种压缩空气储能系统示意图；
图2为本发明系统中地下含水层储气室结构图；
具体实施方式
如图1所示，本发明一种压缩空气储能系统包括：电动机1.1，低压压气机1.2.1，高压压气机1.2.2，级间冷却器1.3.1，级后冷却器1.3.2，热网换热器1.4，储气室1.5，节流阀1.6，级前加热器1.7.1，级间加热器1.7.2，高压透平1.8.1，低压透平1.8.2，低品位热源换热器1.9，发电机1.10，制冷机1.11及连接管路等。
电动机1.1与低压压气机1.2.1及高压压气机1.2.2同轴连接，低压压气机出口与级间冷却器1.3.1气侧入口通过管道连接，级间冷却器1.3.1气侧出口与高压压气机1.2.2入口通过管道连接，高压压气机1.2.2出口与级后冷却器1.3.2气侧入口通过管道连接，级后冷却器1.3.2气侧出口与储气室1.5入口通过管道连接；储气室1.5出口与节流阀1.6入口通过管道连接，节流阀1.6出口通过管道与级前加热器1.7.1气侧入口连接，级前加热器1.7.1气侧出口与高压透平1.8.1入口通过管道连接，高压透平1.8.1出口与级间加热器1.7.2气侧入口通过管道连接，级间加热器1.7.2气侧出口与低压透平1.8.2入口通过管道连接，低压透平1.8.2出口与制冷机1.11入口通过管道连接。
同时，热网换热器1.4壳程出口分别与级间冷却器1.3.1、级后冷却器1.3.2的水侧入口通过管道连接，级间冷却器、级后冷却器水侧出口分别与热网换热器1.4壳程入口通过管道连接，同时所述热网换热器1.4的管程出、入口与供热管网通过管道连接；低品位热源换热器1.9管程出口分别与级前加热器1.7.1、级间加热器1.7.2的水侧入口连接，级前加热器、级间加热器水侧出口分别与低品位热源换热器1.9壳程入口通过管道连接，同时所述低品位热源换热器1.9的壳程出、入口与所述低品位热源供给侧通过管道连接。
本实施例一种压缩空气储能系统的工作过程和工作原理为：
压缩空气储能部分：在储能过程中，利用电网波谷电能或可再生能源电力(如风电、水电、光伏发电等)驱动电动机1.1，使与电动机同轴联接的低压压气机1.2.1工作，将环境压力下的空气压缩为高温高压的气体，高温高压的空气经过级间冷却器1.3.1的冷却，进入高压压气机1.2.2进一步压缩，进一步压缩后的高温高压的压缩空气进入级后冷却器1.3.2，并在级后冷却器内冷却，经冷却后的压缩空气在储气室1.5内存储；在释能过程中，储气室1.5释放的压缩空气首先经过节流阀1.6的节流降压，然后进入级前加热器1.7.1进行加热，进入高压透平1.8.1膨胀做功，做功后的压缩空气进入级间加热器1.8.2再次加热后，进入低压透平1.8.2膨胀做功，高压透平与低压透平与发电机1.10同轴联接，驱动发电机发电。
冷热电联产部分：在储能过程中，通过级间冷却器1.3.1与级后冷却器1.3.2吸收压缩过程中产生的压缩热，将处理过的水作为传热工质，在热网换热器1.4内利用压缩热加热热网供水并向用户供热；在释能过程中，经过透平机组膨胀做功后的低压蒸汽进入溴化锂吸收式制冷机1.11，溴化锂吸收式制冷机对用户进行供冷或者供热。
如图2所示，本发明一种压缩空气储能系统以地下含水层作为储存压缩空气的储气室。2.1为地表与上覆层之间的地下土层；2.2为紧接含水层之上的上覆层，上覆层基本不渗透，岩层足够厚且毛细突破压足够大；2.3为含水层，含水层的孔隙度及渗透率都较高，且含水层的压力适中；2.4为含水层之下的下覆层，其主要性质与上覆层相似；2.5为储存压缩空气的气囊，在系统储释能的循环中，储能过程的注气量与释能过程的抽气量相等。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种压缩空气储能系统，其特征在于，主要部件包括：电动机/发电机、压气机机组、各级冷却器、热网换热器、地下含水层储气室、节流阀、透平机组、各级加热器、低品位热源换热器、制冷机。
2.根据权利要求书1所述的地下含水层储气室，其特征在于，上覆层与下覆层具有低渗透率、毛细突破压力足够大的结构特点，含水层具有高渗透率、高孔隙度的结构特点。
3.根据权利要求书1所述的热网换热器与低品位热源换热器，其特征在于，均采用固定管板式换热器。
4.根据权利要求书1所述的制冷机采用溴化锂吸收式制冷机，利用透平排气的热量作为热媒使制冷剂水蒸发，经过进一步过程产生制冷量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710621066.6A CN109306879A (zh) | 2017-07-27 | 2017-07-27 | 一种压缩空气储能系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710621066.6A CN109306879A (zh) | 2017-07-27 | 2017-07-27 | 一种压缩空气储能系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109306879A true CN109306879A (zh) | 2019-02-05 |
Family
ID=65201685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710621066.6A Pending CN109306879A (zh) | 2017-07-27 | 2017-07-27 | 一种压缩空气储能系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109306879A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110259625A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-09-20 | 西安交通大学 | 一种利用地下含水层的抽水压缩空气蓄能系统及方法 |
| CN111322262A (zh) * | 2020-02-18 | 2020-06-23 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种基于压缩机和涡轮一体机的紧凑式压缩空气储能系统 |
| CN112832865A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-05-25 | 东南大学 | 一种基于地下洞穴的恒压压缩空气储放系统 |
| CN114543149A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-05-27 | 西安热工研究院有限公司 | 一种利用空气进行长距离供热的系统和运行方法 |
| CN115653824A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-01-31 | 河南大学 | 一种利用地下含水层的潮汐能压缩空气储能装置及方法 |
-
2017
- 2017-07-27 CN CN201710621066.6A patent/CN109306879A/zh active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110259625A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-09-20 | 西安交通大学 | 一种利用地下含水层的抽水压缩空气蓄能系统及方法 |
| CN111322262A (zh) * | 2020-02-18 | 2020-06-23 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种基于压缩机和涡轮一体机的紧凑式压缩空气储能系统 |
| CN111322262B (zh) * | 2020-02-18 | 2021-01-12 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种基于压缩机和涡轮一体机的紧凑式压缩空气储能系统 |
| CN112832865A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-05-25 | 东南大学 | 一种基于地下洞穴的恒压压缩空气储放系统 |
| CN114543149A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-05-27 | 西安热工研究院有限公司 | 一种利用空气进行长距离供热的系统和运行方法 |
| CN115653824A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-01-31 | 河南大学 | 一种利用地下含水层的潮汐能压缩空气储能装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101055121B (zh) | 微型分布式太阳能驱动冷热电联供系统 | |
| CN207064027U (zh) | 风光互补的空气压缩储能与发电一体化系统 | |
| CN201740312U (zh) | 小型分散式太阳能冷热电联供系统 | |
| CN109944773A (zh) | 一种小区复合供能系统及方法 | |
| CN106907203A (zh) | 风光互补的空气压缩储能与发电一体化系统 | |
| CN102182655B (zh) | 低温朗肯双循环发电装置 | |
| CN106958963A (zh) | 基于有机朗肯循环及溴化锂制冷的太阳能冷热电联产系统 | |
| CN104197396B (zh) | 热电厂余热转季节利用方法及系统 | |
| CN109306879A (zh) | 一种压缩空气储能系统 | |
| CN108425709A (zh) | 一种二氧化碳低温朗肯循环发电系统 | |
| CN103742291A (zh) | 一种余热回收式分布式能源与海洋温差能耦合发电系统 | |
| CN104832290A (zh) | 一种分布式能源烟气余热深度利用系统 | |
| CN109140797B (zh) | 一种太阳能、空气能联用发电系统及其制冷、发电和供暖方法 | |
| CN103670970A (zh) | 一种对太阳能实现梯级利用的冷热电多联供装置及方法 | |
| CN113775494A (zh) | 一种海洋温差发电冷海水梯级利用系统 | |
| CN103471287A (zh) | 可再生能源互补的冷热电联产系统 | |
| CN103233821B (zh) | 一种空气温度调节系统 | |
| CN100427851C (zh) | 太阳能-天然气联合驱动的节能空调 | |
| CN203615646U (zh) | 一种蓄热型地源热泵装置 | |
| CN204704011U (zh) | 一种分布式能源烟气余热深度利用系统 | |
| CN107131546A (zh) | 热水型太阳能浅层地热能热电联产一体化系统及运行方法 | |
| CN204003103U (zh) | 一种采用天然气和太阳能联合循环的分布式供能设备 | |
| CN211116438U (zh) | 一种基于海洋温差能的发电制冷联合循环系统 | |
| CN204963288U (zh) | 一种使用太阳能和水源的溴化锂吸收式制热、制冷装置 | |
| CN202303652U (zh) | 太阳能空气源热泵组合热水系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190205 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |