CN111425270A - 液态空气储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可再生能源技术领域，尤其涉及一种液态空气储能系统。该液态空气储能系统中，蓄冷机组的空气冷却器的介质换热侧和空气加热器的介质换热侧之间连接构成蓄冷介质循环，空气冷却器的空气换热侧和空气加热器的空气换热侧依次连接在空气加压机组和释能机组之间；空气冷却器内设有逆流换热通道，膨胀机连接在空气冷却器的空气换热侧和逆流换热通道之间。该液态空气储能系统能够解决现有的液态空气储能系统中，蓄冷机组在系统的储能过程、释能过程、以及间歇期存在冷量泄露的问题，能够为蓄冷机组补充冷量，排除漏冷对蓄冷性能的影响，能够高效且经济地保证系统整体储能效率维持在较高水平。

Description

液态空气储能系统
技术领域
本发明涉及可再生能源技术领域，尤其涉及一种液态空气储能系统。
背景技术
液态空气储能是一种能够实现大规模电能存储的技术。近年来因为高储能密度、无地域限制、低成本等优势而得到广泛关注。因此在液态空气储能技术方面，涌现了大量的研究，包括对系统流程的热力学分析及经济分析，系统配置与优化，以及多循环整和的液态空气储能系统。而蓄冷部分作为液态空气储能系统的关键环节，目前的研究尚少，针对在实际工作中蓄冷系统运行方面的研究更是缺乏。
目前对于液态空气储能系统的研究多为系统整体流程的优化，聚焦于蓄冷部分的研究较少，考虑到储、释能过程及过渡阶段存在冷量损失的研究则更加缺乏，而这部分损失的冷量会严重影响蓄冷效率，进而降低系统的储能效率。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明实施例提供了一种液态空气储能系统，用以解决现有系统中储、释能过程及过渡阶段存在冷量损失，从而会严重影响蓄冷效率，进而降低系统的储能效率的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液态空气储能系统，包括空气加压机组、蓄冷机组和释能机组，所述蓄冷机组包括空气冷却器、空气加热器和膨胀机，所述空气冷却器的介质换热侧和所述空气加热器的介质换热侧之间连接构成蓄冷介质循环，所述空气冷却器的空气换热侧和所述空气加热器的空气换热侧依次连接在所述空气加压机组和释能机组之间；所述空气冷却器内设有逆流换热通道，所述膨胀机连接在所述空气冷却器的空气换热侧和所述逆流换热通道之间。
在部分实施例中，所述蓄冷机组依次设有至少一组所述蓄冷介质循环，所述膨胀机连接在第一组的所述空气冷却器的空气换热侧和最后一组的所述空气冷却器的逆流换热通道之间。
在部分实施例中，所述蓄冷机组依次设有至少一组所述蓄冷介质循环，每组的所述空气冷却器的空气换热侧和所述空气冷却器的逆流换热通道之间分别通过所述膨胀机连接。
在部分实施例中，所述空气冷却器的空气换热侧和所述空气加热器的空气换热侧之间依次连接有节流阀、液态空气储罐和加压泵，所述液态空气储罐连接所述逆流换热通道。
在部分实施例中，所述空气冷却器内设有两条所述逆流换热通道，两条所述逆流换热通道分别与所述膨胀机和所述液态空气储罐连接。
在部分实施例中，所述膨胀机连接有控制系统，所述控制系统包括温度传感器和空气流量调节阀，所述空气冷却器的空气换热侧的出口端分别连接有第一管路和第二管路，所述第一管路与所述空气加热器连接，所述第二管路与所述膨胀机连接，所述温度传感器连接在所述第一管路上，所述空气流量调节阀连接在所述第二管路上，所述空气流量调节阀用于根据所述温度传感器感应到的温度变化，对流入所述膨胀机内的空气流量进行自动调控。
在部分实施例中，所述空气加压机组包括第一储热介质罐、压缩机、级间冷却器和第二储热介质罐，所述级间冷却器的介质换热侧连接在所述第一储热介质罐和所述第二储热介质罐之间，所述级间冷却器的空气换热侧连接在所述压缩机和所述空气冷却器的空气换热侧之间，所述压缩机上连接有空气入口。
在部分实施例中，空气加压机组包括多个串联的压缩机，第一个所述压缩机上连接有所述空气入口，相邻的所述压缩机之间、以及最后一个所述压缩机与所述空气冷却器的空气换热侧之间分别通过所述级间冷却器的空气换热侧连接。
在部分实施例中，所述释能机组包括第一预热器、第二预热器和透平组件，所述第一预热器的第一换热侧连接在所述空气加热器的空气换热侧和所述第二预热器的第一换热侧之间，所述第二预热器的第一换热侧连接在所述第一预热器的第一换热侧和所述透平组件之间；所述第二预热器的第二换热侧连接在所述第二储热介质罐与所述第一储热介质罐之间。
在部分实施例中，所述透平组件包括多个级间换热器以及多个依次串联的透平，相邻的所述透平之间分别通过所述级间换热器的第一换热侧连接，每个所述级间换热器的第二换热侧分别连接在所述第二储热介质罐与所述第一储热介质罐之间。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明所述的液态空气储能系统中，蓄冷机组的空气冷却器的介质换热侧和空气加热器的介质换热侧之间连接构成蓄冷介质循环，空气冷却器的空气换热侧和空气加热器的空气换热侧依次连接在空气加压机组和释能机组之间；空气冷却器内设有逆流换热通道，膨胀机连接在空气冷却器的空气换热侧和逆流换热通道之间。该液态空气储能系统能够解决现有的液态空气储能系统中，蓄冷机组在系统的储能过程、释能过程、以及间歇期存在冷量泄露的问题，该系统在储能阶段，蓄冷机组内的小部分高压空气分流至膨胀机中膨胀降温，随后返流入蓄冷机组的逆流换热通道中，从而为蓄冷机组补充冷量，排除漏冷对蓄冷性能的影响，能够高效且经济地保证系统整体储能效率维持在较高水平。
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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例的液态空气储能系统的结构示意图(一)；
图2为本发明实施例的液态空气储能系统的结构示意图(二)；
图3为本发明实施例的液态空气储能系统的结构示意图(三)；
附图标记：
AC：空气冷却器；AC1：第一空气冷却器；AC2：第二空气冷却器；AH：空气加热器；AH1：第一空气加热器；AH2：第二空气加热器；ATB1：第一透平；ATB2：第二透平；ATB3：第三透平；COM1：第一压缩机；COM2：第二压缩机；CV：空气流量调节阀；T：温度传感器；EXP：膨胀机；EXP1：第一膨胀机；EXP2：第二膨胀机；IC1：第一级间冷却器；IC2：第二级间冷却器；LT：第一储热介质罐；HT：第二储热介质罐；IH1：第一级间换热器；IH2：第二级间换热器；LAP：加压泵；LAT：液态空气储罐；PH1：第一预热器；PH2：第二预热器；TV：节流阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本实施例提供了一种液态空气储能系统(本实施例中简称为系统)。图1示出了第一种液态空气储能系统的结构示意图，该液态空气储能系统包括空气加压机组、蓄冷机组和释能机组。蓄冷机组包括空气冷却器AC、空气加热器AH和膨胀机EXP。
在空气冷却器AC里和空气加热器AH都各自设有介质换热侧和空气换热侧。一方面，空气冷却器AC的介质换热侧和空气加热器AH的介质换热侧之间连接构成蓄冷介质循环，以使蓄冷介质在空气冷却器AC的介质换热侧和空气加热器AH的介质换热侧之间循环流动，蓄冷介质在空气冷却器AC中吸热升温，并在空气加热器AH中放热降温，达到能量的循环利用；另一方面，空气冷却器AC的空气换热侧和空气加热器AH的空气换热侧依次连接在空气加压机组和释能机组之间，以使通过空气加压机加压后的高压空气进入蓄冷机组的空气冷却器AC内放热降温，然后进入空气加热器AH中吸热重新升温。
为了能够对逆流换热通道内的空气回流流量进行自动调控，实现对空气冷却器的换热温度的自动控制，本实施例中，膨胀机连接有控制系统。控制系统包括温度传感器T和空气流量调节阀CV，空气冷却器AC的空气换热侧的出口端分别连接有第一管路和第二管路，第一管路与空气加热器AH连接，第二管路与膨胀机EXP连接，温度传感器T连接在第一管路上，空气流量调节阀CV连接在第二管路上。空气流量调节阀CV用于根据温度传感器T感应到的温度变化，对流入膨胀机EXP内的空气流量进行自动调控。
该液态空气储能系统的工作过程分为储能过程、释能过程及过渡过程(即间歇期)。为了解决现有的液态空气储能系统中，蓄冷机组在系统的储能过程、释能过程以及间歇期存在冷量泄露的问题，在空气冷却器AC内设有逆流换热通道，膨胀机EXP连接在空气冷却器AC的空气换热侧和逆流换热通道之间。空气冷却器AC的空气换热侧出口的空气分成两部分，大部分空气继续进入空气加热器AH，小部分分流至膨胀机EXP中膨胀冷却。优选的，流经第二管路的小部分空气的流量(即流入膨胀机EXP内的空气流量)是根据第一管路内的空气温度进行自动调节的。具体到本实施例中，利用温度传感器T对流经节流阀TV以前的第一管路内的空气温度的变化，从而以该温度变化作为调节依据并通过空气流量调节阀CV对流入膨胀机EXP内的空气流量大小进行自动调节。经膨胀机EXP冷却后的小部分低温流体返流至空气冷却器AC的逆流换热通道中，与空气冷却器AC的空气换热侧内的主流高压空气形成逆流换热，从而为蓄冷机组补充冷量，以抵消蓄冷机组在储、释能过程及过渡阶段冷量泄露造成的影响。
该液态空气储能系统能够解决现有的液态空气储能系统中，蓄冷机组在系统的储能过程、释能过程、以及间歇期存在冷量泄露的问题，具体的：本实施例的系统中，空气加压机组、蓄冷机组的空气冷却侧(蓄冷机组的空气冷却侧包括空气冷却器AC、膨胀机EXP和空气流量调节阀CV)、节流阀TV和液态空气储罐LAT联通以构成系统的储能部分，空气流经储能部分的过程即为系统的储能过程；加压泵LAP、蓄冷机组的空气加热器AH和释能机组联通，以构成系统的释能部分，空气流经释能部分的过程即为系统的释能过程；因为液态空气储能系统的储能过程和释能过程交替运行，则交替的间歇静置期即为过渡过程。其中，蓄冷机构用于吸收并存储来自于释能部分的低温空气复温时释放的冷量，并且用于对储能部分中的高压空气进行降温液化。
在储能过程中，蓄冷机组内的小部分高压空气分流至膨胀机EXP中膨胀降温，随后返流入蓄冷机组的逆流换热通道中，从而为蓄冷机组补充冷量，排除漏冷对蓄冷性能的影响，能够高效且经济地保证系统整体储能效率维持在较高水平。
可理解的是，根据不同的冷量需求，根据流经节流阀TV以前的第一管路内的空气温度的变化，利用空气流量调节阀CV对膨胀机EXP的进气流量进行自动调节，以实现系统的灵活调控和能量的高效利用，并保证多工况、多循环系统的稳定运行。
可理解的是，本实施例所述的蓄冷介质可选用液体材料、固体材料或相变材料中的一种或多种组合，空气与蓄冷介质的换热形式可选用直接接触或间接接触换热。
在一个实施例中，空气冷却器AC的空气换热侧和空气加热器AH的空气换热侧之间依次连接有节流阀TV、液态空气储罐LAT和加压泵LAP。由于膨胀机EXP中的工质是高压空气流经空气冷却器AC后分流出的小部分，而从蓄冷机组的空气冷却器AC流出的大部分空气进入节流阀TV中节流至低压后存储在液态空气储罐LAT中。优选的，液态空气储罐LAT连接逆流换热通道，从而能回收液态空气中的低温能量。进一步优选的，空气冷却器AC内设有至少两条逆流换热通道，其中有两条逆流换热通道分别与膨胀机EXP和液态空气储罐LAT连接。加压泵LAP用于对流出液态空气储罐LAT的低温液态空气进行加压，并且令加压后的高压空气进入空气加热器AH内进行吸热升温，以使进入释能过程的空气得到升温升压。
可理解的是，液态空气储罐LAT可选为低温杜瓦罐或低温储槽。
在一个实施例中，空气加压机组包括第一储热介质罐LT、压缩机、级间冷却器和第二储热介质罐HT。级间冷却器的介质换热侧连接在第一储热介质罐LT和第二储热介质罐HT之间，级间冷却器的空气换热侧连接在压缩机和空气冷却器AC的空气换热侧之间，压缩机上连接有空气入口。在系统储能过程中，常压空气自空气入口进入压缩机组被压缩成高压空气后，进入蓄冷机组内，在此过程中，利用级间冷却器将流经压缩机组的空气放热冷却，同时，第一储热介质罐LT内的储热介质流经级间冷却器，以回收空气压缩过程产生的压缩热并储存于第二储热介质罐HT中。
可理解的是，在系统储能过程中，为了进一步提高空气压缩效率和充分性，空气加压机组包括多个串联的压缩机，第一个压缩机上连接有空气入口，相邻的压缩机之间、以及最后一个压缩机与空气冷却器AC的空气换热侧之间分别通过级间冷却器的空气换热侧连接，利用各个级间冷却器逐级的将各级压缩机压缩后的空气产生的压缩热回收。
具体的，本实施例的空气加压机组包括依次串联的第一压缩机COM1和第二压缩机COM2，第一压缩机COM1的进气口为空气入口，第二压缩机COM2的出气口与蓄冷机组的空气冷却器AC连接。空气加压机组还包括第一级间冷却器IC1和第二级间冷却器IC2。第一级间冷却器IC1的空气换热侧连接在第一压缩机COM1和第二压缩机COM2之间，第一级间冷却器IC1的介质换热侧的介质入口和介质出口连接在第一储热介质罐LT和第二储热介质罐HT之间。第二级间冷却器IC2的空气换热侧连接在第二压缩机COM2和空气冷却器AC之间，第二级间冷却器IC2的介质换热侧的介质入口和介质出口连接在第一储热介质罐LT和第二储热介质罐HT之间。
在一个实施例中，释能机组包括第一预热器PH1、第二预热器PH2和透平组件。第一预热器PH1和第二预热器PH2都各自设有第一换热侧和第二换热侧。第一预热器PH1的第一换热侧连接在空气加热器AH的空气换热侧和第二预热器PH2的第一换热侧之间。第二预热器PH2的第一换热侧连接在第一预热器PH1的第一换热侧和透平ATB1之间。第二预热器PH2的第二换热侧连接在第二储热介质罐HT与第一储热介质罐LT之间。
在释能过程中，液态空气储罐LAT中的液态空气在加压泵LAP中加压至一定压力，随后进入蓄冷机组中的空气加热器AH复温(升温)，从而释放出的冷量利用蓄冷介质进行储存。复温后的空气首先顺次经过第一预热器PH1和第二预热器PH2进行预热。其中，第一预热器PH1中的热流体是透平组件的排气，以实现余热回收利用。第二预热器PH2内的热流体是来自于第二储热介质罐HT中的高温储热介质。预热后的空气进入透平组件内膨胀做功，并将最终排气回流至第一预热器PH1内，从而实现能源的循环利用。
优选的，透平组件包括多个级间换热器以及多个依次串联的透平，以使预热后的空气在多级透平中逐级膨胀，以提高空气做功效果。相邻的透平之间分别通过级间换热器的第一换热侧连接，每个级间换热器的第二换热侧分别连接在第二储热介质罐HT与第一储热介质罐LT之间，以利用高温储热介质在各个级间换热器中与空气逐级换热。一方面将高温储热介质放热降温并重新回流入第一储热介质罐LT中，以实现储热介质的循环；另一方面，空气在各个级间换热器中吸收高温储热介质的热量，以进一步提高空气多级做功的能力。各级透平的排气分别与携带压缩热的高温储热介质在各个级间换热器中进行换热以获取更多的膨胀功。
本实施例中，透平组件包括依次串联的第一透平ATB1、第二透平ATB2和第三透平ATB3，以及第一级间换热器IH1和第二级间换热器IH2。第一透平ATB1的进气口与第二预热器PH2的第一换热侧连接，第三透平ATB3的排气口与第一预热器PH1的第二换热侧连接。第一级间换热器IH1的第一换热侧连接在第一透平ATB1与第二透平ATB2之间，第一级间换热器IH1的第二换热侧的介质入口和介质出口分别与第二储热介质罐HT和第一储热介质罐LT连接。第二级间换热器IH2的第一换热侧连接在第二透平ATB2与第三透平ATB3之间，第二级间换热器IH2的第二换热侧的介质入口和介质出口分别与第二储热介质罐HT和第一储热介质罐LT连接。
可理解的是，用于回收压缩热的储热介质可采用水或导热油等流体介质，以将储能过程中吸收的压缩热借助介质存储于第二储热介质罐HT中；在释能过程中，用于预热透平进口气体和各级透平的中间再热，降温后的储热介质流回至第一储热介质罐LT。可见第一储热介质罐LT内的介质温度低于第二储热介质罐HT内的介质温度。
在一个实施例中，蓄冷机组可采用一级或多级蓄冷，其中对于多级蓄冷，根据不同的冷量需求，可以选择在某一级或每级换热器后设置膨胀机EXP，以串联或并联的方式将分流的小部分空气进行降温，而后返流至蓄冷机构中为其补充冷量，从而高效且经济地保证蓄冷性能和系统储能效率维持在较高水平。
具体的：如图2和图3所示，本实施例所述的蓄冷机组可以设置一组或多组蓄冷介质循环。当蓄冷机组设置一组蓄冷介质循环时，蓄冷机组的结构如上所述，在此不再赘述。当蓄冷机组设置两组或两组以上的蓄冷介质循环时，多组蓄冷介质循环依次排列。以下以蓄冷机组设置两组蓄冷介质循环为例进行详细说明。
图2示出了第二种液态空气储能系统的结构示意图，该系统的加压空气机组和释能机组的结构与图1所示的系统基本相同，具体不再赘述。区别在于：该系统包括两级蓄冷介质循环，膨胀机EXP连接在第一组的空气冷却器AC的空气换热侧和最后一组的空气冷却器AC的逆流换热通道之间，以使第一组空气冷却器AC流出的降温后的部分高压空气进入膨胀机EXP内膨胀降温，然后直接进入最后一组空气冷却器AC的逆流换热通道内，并且按照自最后一组空气冷却器AC向第一组空气冷却器AC的顺序依次经过各个空气冷却器AC的逆流换热通道，从而依次与各个空气冷却器AC的主流空气进行逆流换热。进入膨胀机EXP的空气流量是根据流经节流阀TV以前的第一管路内的空气温度的变化，并通过空气流量调节阀CV进行自动调节。
具体如图2所示，蓄冷机组包括第一空气冷却器AC1、第一空气加热器AH1、第二空气冷却器AC2和第二空气加热器AH2。其中，第一空气冷却器AC1和第一空气加热器AH1之间形成第一蓄冷介质循环，第二空气冷却器AC2和第二空气加热器AH2之间形成第二蓄冷介质循环。第一空气冷却器AC1的空气换热侧与第二空气冷却器AC2的空气换热侧之间串联，第一空气加热器AH1的空气换热侧和第二空气加热器AH2的空气换热侧之间串联。在第一空气冷却器AC1的排气处连接一组膨胀机EXP，高压空气经过第一空气冷却器AC1后被分成两路，一路进入膨胀机EXP，另一路继续流向第二空气冷却器AC2进行降温。进入膨胀机EXP的小部分空气经过膨胀降温后，从第二空气冷却器AC2返流至第二空气冷却器AC2的一条逆流换热通道中，然后返流至第一空气冷却器AC1的一条逆流换热通道中。膨胀机EXP流出的气体返流并与主流高压空气形成逆流换热，这部分返流的逆流换热低温气体为蓄冷机构补充了损失的冷量，以抵消因储、释能过程及间歇期的冷量损失对系统造成的影响。同时，可根据不同的冷量需求，根据流经节流阀TV以前的第一管路内的空气温度的变化，通过空气流量调节阀CV对膨胀机EXP的进气流量进行自动调节，以实现系统的灵活调控和能量的高效利用。此外，该二级蓄冷的蓄冷介质可以对应不同的工作温区选择一种或多种蓄冷介质。系统的其他工作流程与图1所示的系统类似。
图3示出了第三种液态空气储能系统的结构示意图，该系统的加压空气机组和释能机组的结构与图1所示的系统基本相同，具体不再赘述。区别在于：还可以在每组的空气冷却器AC的空气换热侧和空气冷却器AC的逆流换热通道之间分别连接膨胀机EXP，以使每组的空气冷却器AC流出的部分空气分别进入膨胀机EXP内膨胀降温，然后分别回到对应的各组空气冷却器AC的逆流换热通道内，先与对应的各组空气冷却器AC的主流空气进行逆流换热，然后除第一组空气冷却器AC外，其余各组空气冷却器AC内自膨胀机EXP回流的空气按照自当前空气冷却器AC向第一组空气冷却器AC的顺序依次经过各个空气冷却器AC的逆流换热通道，从而依次与前序的各个空气冷却器AC内的主流空气进行逆流换热。进入每级膨胀机EXP的流量是根据对应的各组空气冷却器AC的空气换热侧的出口空气温度变化，通过调节阀CV进行自动调节。
具体如图3所示，蓄冷机组包括第一空气冷却器AC1、第一空气加热器AH1、第二空气冷却器AC2和第二空气加热器AH2。其中，第一空气冷却器AC1和第一空气加热器AH1之间形成第一蓄冷介质循环，第二空气冷却器AC2和第二空气加热器AH2之间形成第二蓄冷介质循环。第一空气冷却器AC1的空气换热侧与第二空气冷却器AC2的空气换热侧之间串联，第一空气加热器AH1的空气换热侧和第二空气加热器AH2的空气换热侧之间串联。在第一空气冷却器AC1的排气处和第二空气冷却器AC2的排气处分别设置第一膨胀机EXP1和第二膨胀机EXP2，第一膨胀机EXP1和第二膨胀机EXP2的进气均为高压空气的分流。高压空气经过第一空气冷却器AC1后分出小部分进入第一膨胀机EXP1，这小部分气空气经过膨胀降温后由第一空气冷却器AC1返流回第一空气冷却器AC1的逆流换热通道中，为第一级蓄冷介质循环中高压空气的液化补充冷量；经过第二空气冷却器AC2的高压空气再一次进行分流，小部分进入第二膨胀机EXP2，这部分空气经过膨胀液化后返流回第二空气冷却器AC2的逆流换热通道中，为第二级蓄冷介质循环中高压空气的液化补充冷量，然后再经过第一空气冷却器AC1的逆流换热通道，以将剩余冷量返流至第一蓄冷介质循环中，最后流出蓄冷系统，从而为两级蓄冷机构补充损失的冷量，实现了冷量的充分利用。同时，可根据不同的冷量需求，根据第一空气冷却器AC1和第二空气冷却器AC2的出口温度变化，通过空气流量调节阀CV1、CV2对第一膨胀机EXP1和第二膨胀机EXP2的进气流量分别进行自动调节，以实现系统的灵活调控和能量的高效利用。此外，二级蓄冷介质循环内的蓄冷介质可以对应不同的工作温区选择一种或多种蓄冷介质。系统的其他工作流程与图1所示的系统类似。
综上所述，本实施例的液态空气储能系统中，蓄冷机组的空气冷却器AC的介质换热侧和空气加热器AH的介质换热侧之间连接构成蓄冷介质循环，空气冷却器AC的空气换热侧和空气加热器AH的空气换热侧依次连接在空气加压机组和释能机组之间；空气冷却器AC内设有逆流换热通道，膨胀机EXP连接在空气冷却器AC的空气换热侧和逆流换热通道之间。该液态空气储能系统能够解决现有的液态空气储能系统中，蓄冷机组在系统的储能过程、释能过程、以及间歇期存在冷量泄露的问题，该系统在储能阶段，蓄冷机组内的小部分高压空气分流至膨胀机EXP中膨胀降温，随后返流入蓄冷机组的逆流换热通道中，从而为蓄冷机组补充冷量，排除漏冷对蓄冷性能的影响，能够高效且经济地保证系统整体储能效率维持在较高水平。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种液态空气储能系统，其特征在于，包括空气加压机组、蓄冷机组和释能机组，所述蓄冷机组包括空气冷却器、空气加热器和膨胀机，所述空气冷却器的介质换热侧和所述空气加热器的介质换热侧之间连接构成蓄冷介质循环，所述空气冷却器的空气换热侧和所述空气加热器的空气换热侧依次连接在所述空气加压机组和释能机组之间；所述空气冷却器内设有逆流换热通道，所述膨胀机连接在所述空气冷却器的空气换热侧和所述逆流换热通道之间。
2.根据权利要求1所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述蓄冷机组依次设有至少一组所述蓄冷介质循环，所述膨胀机连接在第一组的所述空气冷却器的空气换热侧和最后一组的所述空气冷却器的逆流换热通道之间。
3.根据权利要求1所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述蓄冷机组依次设有至少一组所述蓄冷介质循环，每组的所述空气冷却器的空气换热侧和所述空气冷却器的逆流换热通道之间分别通过所述膨胀机连接。
4.根据权利要求1所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述空气冷却器的空气换热侧和所述空气加热器的空气换热侧之间依次连接有节流阀、液态空气储罐和加压泵，所述液态空气储罐连接所述逆流换热通道。
5.根据权利要求4所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述空气冷却器内设有两条所述逆流换热通道，两条所述逆流换热通道分别与所述膨胀机和所述液态空气储罐连接。
6.根据权利要求1所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述膨胀机连接有控制系统，所述控制系统包括温度传感器和空气流量调节阀，所述空气冷却器的空气换热侧的出口端分别连接有第一管路和第二管路，所述第一管路与所述空气加热器连接，所述第二管路与所述膨胀机连接，所述温度传感器连接在所述第一管路上，所述空气流量调节阀连接在所述第二管路上，所述空气流量调节阀用于根据所述温度传感器感应到的温度变化，对流入所述膨胀机内的空气流量进行自动调控。
7.根据权利要求1-6任一项所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述空气加压机组包括第一储热介质罐、压缩机、级间冷却器和第二储热介质罐，所述级间冷却器的介质换热侧连接在所述第一储热介质罐和所述第二储热介质罐之间，所述级间冷却器的空气换热侧连接在所述压缩机和所述空气冷却器的空气换热侧之间，所述压缩机上连接有空气入口。
8.根据权利要求7所述的液态空气储能系统，其特征在于，空气加压机组包括多个串联的压缩机，第一个所述压缩机上连接有所述空气入口，相邻的所述压缩机之间、以及最后一个所述压缩机与所述空气冷却器的空气换热侧之间分别通过所述级间冷却器的空气换热侧连接。
9.根据权利要求7所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述释能机组包括第一预热器、第二预热器和透平组件，所述第一预热器的第一换热侧连接在所述空气加热器的空气换热侧和所述第二预热器的第一换热侧之间，所述第二预热器的第一换热侧连接在所述第一预热器的第一换热侧和所述透平组件之间；所述第二预热器的第二换热侧连接在所述第二储热介质罐与所述第一储热介质罐之间。
10.根据权利要求9所述的液态空气储能系统，其特征在于，所述透平组件包括多个级间换热器以及多个依次串联的透平，相邻的所述透平之间分别通过所述级间换热器的第一换热侧连接，每个所述级间换热器的第二换热侧分别连接在所述第二储热介质罐与所述第一储热介质罐之间。
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