CN114001522A - 液化空气储能系统以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种液化空气储能系统以及方法，所述液化空气储能系统包括压缩空气组件、第一热交换组件、第一罐、第二罐、冷箱、储液罐和发电组件，压缩空气组件用于空气压缩以储存电能，第一热交换组件具有相互独立且可进行热交换的第一通道和第二通道，第一通道与压缩空气组件连通，第一罐与第二通道的一端连通，第二罐与第二通道的另一端连通，以用于向第二通道提供第一换热介质，第一通道与冷箱连通，用于液化从第一热交换组件内流出的空气，储液罐与冷箱连通，发电组件与第一罐的一端连通，以用于向发电组件提供第一换热介质，第二罐与发电组件的另一端连通。本发明的液化空气储能系统具有结构简单、能源利用率高、成本低廉等优点。

Description

液化空气储能系统以及方法
技术领域
本发明涉及压缩空气组件技术领域，具体地，涉及液化空气储能系统以及方法。
背景技术
液化空气储能是一种新型的储能技术，与压缩空气储能相比，液化空气密度大，可大幅减少储罐体积，避免对于大型储气库的依赖，具有更佳的工程可实施性。
相关技术中，液化空气储能装置中，在空气压缩液化时产生的热能无法充分利用，从而导致能源的浪费。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种压缩空气组件效率高、成本低廉的液化空气储能系统。
本发明实施例提出一种成本低廉、能量利用率高的液化空气储能系统的方法。
根据本发明实施例的液化空气储能系统包括：压缩空气组件，所述压缩空气组件用于空气压缩以储存电能；第一热交换组件，所述第一热交换组件具有相互独立且可进行热交换的第一通道和第二通道，所述第一通道与所述压缩空气组件连通，用于对从所述压缩空气组件流出的空气降温；第一罐和第二罐，所述第一罐与所述第二通道的一端连通，以用于储存从所述第二通道流出的第一换热介质，所述第二罐与所述第二通道的另一端连通，以用于向所述第二通道提供所述第一换热介质；冷箱，所述第一通道与所述冷箱连通，用于液化从所述第一热交换组件内流出的空气；储液罐，所述储液罐与所述冷箱连通，用于存储所述冷箱流出的液化空气；发电组件，所述发电组件与第一罐的一端连通，以用于向所述发电组件提供所述第一换热介质，所述第二罐与所述发电组件的另一端连通，以用于储存从所述发电组件流出的所述第一换热介质。
本发明实施例的液化空气储能系统，设置压缩空气组件、第一换热组件、冷箱和发电组件，优化液化空气储能系统的流程，充分利用空气深冷液化工艺过程产生的余热，提高储能效率。
在一些实施例中，所述发电组件具有相互独立且可进行热交换的第一通路和第二通路，所述第一通路的一端与所述第一罐连通，所述第一通路的另一端与所述第二罐连通，以便所述第一冷却介质通过所述第一通路在所述第一罐和所述第二罐之间循环流动；所述液化空气储能系统还包括第一换热组件和释能组件，所述第一换热组件具有相互独立且可进行热交换的第一流路和第二流路，所述第一流路分别与所述释能组件和所述储液罐连通，以便从所述储液罐流出的液化空气通过所述第一流路流入所述释能组件释能发电，所述第二流路的一端与所述第二通路的一端连通，所述第二流路的另一端与所述第二通路的另一端连通，以便第二换热介质在所述第二流路和所述第二通路之间循环流动。
在一些实施例中，所述液化空气储能系统还包括第二换热组件，所述液化空气储能系统还包括第二热交换组件，所述第二热交换组件分别与所述第二流路和所述第二通路连通，以便所述第二换热介质通过所述第二热交换组件在所述第二流路和所述第二通路之间循环流动。
在一些实施例中，所述液化空气储能系统还包括第二换热组件，所述第二换热组件具有相互独立且可进行热交换的第三流路和第四流路，所述第三流路的两端分别与所述第一流路和释能组件连通，以便从所述第一流路流出的空气通过所述第三流路流入所述释能组件，所述第四流路与所述释能组件连通，以便从所述释能组件流出的空气流入所述第四流路。
在一些实施例中，所述压缩空气组件包括空气预处理单元和增压机，所述压缩空气组件包括空气预处理单元和增压机，所述空气预处理单元与所述增压机连通，用于清除流入所述空气预处理单元内的空气的杂质，所述增压机与所述第一通道连通，以便从所述增压机流出的压缩空气流入所述第一通道。
在一些实施例中，所述液化空气储能系统还包括第三热交换组件，所述第三热交换组件具有相互独立且可进行热交换的第三通道和第四通道，所述第三通道分别与所述冷箱和所述增压机连通，以便从所述冷箱内流出的压缩空气通过所述第三通道流入所述增压机，所述第四通道分别与所述第一通道和所述冷箱连通，以便从所述第一通道流出的压缩空气通过所述第四通道流入所述冷箱。
在一些实施例中，所述冷箱具有相互独立且可进行热交换的制冷及换热单元和管道，所述液化空气储能系统还包括第三换热组件，所述第三换热组件具有相互独立且可进行热交换的第五流路和第六流路，所述第五流路的一端与所述管道的一端连通，所述第五流路的另一端与所述管道的另一端连通，以便第三换热介质在所述管道和所述第五流路内循环流动，所述第六流路分别与所述储液罐和所述释能组件连通，以便从所述储液罐流出的液化空气通过所述第六流路流入所述释能组件。
在一些实施例中，所述释能组件包括加热单元和膨胀机，所述加热单元内具有相互独立且可进行热交换的第五通道和第六通道，所述第五通道的两端分别与所述第一流路和所述膨胀机连通，以便从所述第一流路流出的空气通过所述第五通道流入所述膨胀机，所述第六通道的一端与所述第一罐连通，所述第六通道的另一端与所述第二罐连通，以便所述第一换热介质在通过第六通道在所述第一罐和所述第二罐之间循环流动。
在一些实施例中，所述液化空气储能系统还包括第三罐和第四罐，所述第三罐连接在所述管道的一端和所述第五流路的一端，以用于存储从所述管道流出的所述第三换热介质并向所述第五流路提供所述第三换热介质；所述第四罐连接在所述管道的另一端和所述第五流路的另一端，以用于存储从所述第五流路流出的所述第三换热介质并向所述管道提供所述第三换热介质。
本发明实施例的液化空气储能系统的方法，采用上述实施例中任一项的所述液化空气储能系统，所述方法包括：S1：利用压缩空气组件对空气进行压缩；S2：利用第二罐内的第一换热介质通过第一热交换组件吸收压缩空气中余热并存储在第一罐内；S3：利用冷箱将第一热交换组件换热后的所述压缩空气液化并存储在储液罐内，通过第四罐内的第三换热介质吸收所述冷箱内的所述压缩空气的热量并存储在第三罐内；S4：利用第三换热组件和第一换热组件对所述储液罐流出的所述液化空气加热，通过所述第三罐内的所述第三换热介质吸收所述第三换热组件的冷量并存储在第四罐内；S5：利用释能组件对所述第三换热组件加热后的气体进行释能；S6：利用所述释能组件中的加热单元和发电组件吸收所述第一罐的所述第一换热介质的余热，以便所述加热单元对从第三换热组件流出的气体进一步加热，所述发电组件利用所述压缩气体的余热进行发电；S7：利用第二换热介质吸收发电组件中第一换热介质的热量，升温后所述第二换热介质再通过冷却塔和所述第一换热组件进行降温。
附图说明
图1是本发明实施例的液化空气储能系统的结构示意图。
液化空气储能系统100；
压缩空气组件1；空气预处理单元11；过滤器111；第一换热器112；第九通道1121；第十通道1122；空压机113；第二换热器114；第七通道1141；第八通道1142；分子筛分吸附器115；增压机12；第三换热组件13；第五流路131；第六流路132；第一换热单元133；第二换热单元134；
第一热交换组件2；第一通道21；第二通道22；
冷箱3；制冷及换热单元31；释冷流道32；第一子流道321；第二子流道322；
储液罐4；增压泵41；
发电组件5；第一通路51；第二通路52；
第一换热组件6；第一流路61；第二流路62；
释能组件7；加热单元71；第五通道711；第六通道712；膨胀机72；低压释能单元73；中压释能单元74；高压释能单元75；
第二热交换组件8；
第二换热组件9；第三流路91；第四流路92；
第三热交换组件10；第三通道101；第四通道102；第一罐103；第二罐104；第三罐105；第四罐106。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的液化空气储能系统。
如图1所示，本发明实施例的液化空气储能系统包括压缩空气组件1、第一热交换组件2、第一罐103、第二罐104，冷箱3、储液罐4和热力发电组件5。
压缩空气组件1用于将空气压缩。
第一热交换组件2具有相互独立且可进行热交换的第一通道21和第二通道22，第一通道21与压缩空气组件1连通，用于将压缩空气组件1流出的空气降温。具体地，如图1所示，第一通道21的进口与压缩气体组件1的出口连通，从而使得压缩后的空气从压缩气体组件1流入第一通道21内并通过第一通道21降温。
第一罐104与第二通道的一端连通，以用于储存从第二通道22流出的第一换热介质，第二罐104与第二通道的另一端连通，以用于向第二通道22提供第一换热介质。具体地，如图1所示，第一罐103用于存储高温第一换热介质，第二罐104用于存储低温第一换热介质，第一罐103的进口与第二通道22的出口连通，从第二通道22流出的高温第一换热介质流入第一罐103中存储，第二罐104的出口与第二通道22的进口连通，第二罐104内的低温第一换热介质流入第二通道22内。
第一通道21与冷箱3连通，用于液化从第一热交换组件2内流出的空气。
冷箱3与储液罐4连通，液罐4用于存储冷箱3流出的液化空气。具体地，第一通道21的出口和冷箱3的进口连通，冷箱3的出口与储液罐4的进口连通，从而使得从第一通道21流出的空气流入冷箱3中，通过冷箱3将一部分空气液化并流入储液罐4内。
发电组件5与第一罐103的一端连通，以用于向发电组件22提供第一换热介质，第二罐104与发电组件的另一端连通，以用于储存从发电组件流出的第一换热介质。具体地，如图1所示，发电组件5的进口与第一罐103的出口连通，以便向发电组件5提供第一换热介质，发电组件5的出口与第二罐104的出口连通，以便储存从发电组件5流出的第一换热介质。
本发明实施例的液化空气储能系统100，设置压缩空气组件1、第一热交换组件2、冷箱3和发电组件5，第一换热介质从第二罐104流到第一罐103，在第一热交换组件2中收集压缩空气中的余热，储存于第一罐103中，第一罐103流出的第一换热介质中的一股可输送至发电组件5内释放余热，用于提高液化空气储能系统100热能的利用率，优化液化空气储能系统的储能过程。
在一些实施例中，发电组件5具有相互独立且可进行热交换的第一通路51和第二通路52，第一通路51的一端与第一罐103的一端连通，第一通路51的另一端与第二罐104的另一端连通，以便第一换热介质在第一通路51和第一罐103、第二罐104之间循环流动。具体地，如图1所示，第一通路51的进口与第一罐103的出口连通，第二罐104的进口与第一通路51的出口连通，从而使得第一换热介质通过第一通路51在热力发电组件5和和第一罐103、第二罐104之间循环流动。
在一些实施例中，液化空气储能系统100还包括第一换热组件6和释能组件7。
第一换热组件6具有相互独立且可进行热交换的第一流路61和第二流路62，第一流路61分别与释能组件7和储液罐4连通，以便从储液罐4流出的液化空气通过第一流路61流入释能组件7释能发电，第二流路62的一端与第二通路52的一端连通，第二流路62的另一端与第二通路52的另一端连通，以便第二换热介质在第二流路62和第二通路52之间循环流动。
具体地，如图1所示，第一流路61的进口通过增压泵41与储液罐4的出口连通，第一流路61的出口与释能组件7的进口连通，储液罐4内的液化空气流入第一流路61，再通过第一流路61流入释能组件7进行发电，第二流路62的出口与第二通路52的进口连通，第二流路62的进口与第二流路62的出口连通，从而第一流路61内的空气与第二流路62内的第二换热介质进行热交换，第一流路61内的空气温度升高，第二流路62内的第二换热介质温度降低并流入第二通路52内，从而使得第二换热介质在第二流路62内温度降低，在第二通路52内温度升高，有效利用了液化空气的冷能。
在一些实施例中，液化空气储能系统100还包括第二热交换组件8，第二热交换组件8分别与第二流路62和第二通路52连通，以便第二换热介质通过第二热交换组件8在第二流路62和第二通路52内之间循环流动。具体地，如图1所示，第二热交换组件8为冷却塔，冷却塔的进口与第二通路52的出口连通，冷却塔的出口与第二流路62的进口连通，从而使得从热力发电组件5流出的第二换热介质通过冷却塔进行初步降温。
在一些实施例中，液化空气储能系统100还包括第二换热组件9，第二换热组件9具有相互独立且可进行热交换的第三流路91和第四流路92，第三流路91的两端分别与第一流路61和释能组件7连通，以便从第一流路61流出的空气通过第三流路91流入释能组件7，第四流路92与释能组件7连通，以便从释能组件7流出的空气流入第四流路92。
具体地，如图1所示，第三流路91的进口与第一流路61的出口连通，第三流路91的出口与释能组件7的进口连通，从而使得第一换热组件6流出的空气流入第三流路91，再流入释能组件7进行发电，第四流路92的进口与释能组件7的出口连通，释能后的空气流入第四流路92并与第三流路91的空气进行热交换，第三流路91内的空气温度升高，第四流路92内的温度降低，由此，通过第三流路91收集从释能组件7流出的空气的热能。
在一些实施例中，压缩空气组件1包括增压机12和空气预处理单元11，空气预处理单元11与增压机12连通，过滤器111用于清除流入空气预处理单元11内的空气的杂质，增压机12与第一通道21连通，以便从增压机12流出的压缩空气流入第一通道21。具体地，如图1所示，空气预处理单元11的出口与增压机12的进口相连，从空气预处理单元11流出的空气流入增压机12内，增压机12的出口与第一通道21的进口连通，第一通道21的出口与冷箱3的进口连通，从而增压机12压缩后的空气进入第一通道21冷却后，再流入冷箱3内进行液化。
在一些实施例中，液化空气储能系统100还包括第三热交换组件10，第三热交换组件10具有相互独立且可进行热交换的第三通道101和第四通道102，第三通道101分别与冷箱3和增压机12连通，以便从冷箱3内流出的压缩空气通过第三通道101流入增压机12，第四通道102分别与第一通道21和冷箱3连通，以便从第一通道21流出的压缩空气通过第四通道102流入冷箱3。
具体地，如图1所示，第三通道101的进口与冷箱3的出气口连通，第三通道101的出口与增压机12的进口连通，冷箱3内未液化的空气重新流入增压机12内进行增压，第四通道102的进口与第一通道21的出口连通，第四通道102的出口与冷箱3的进口连通，从而使得从第一通道21流出的空气流入第四通道102并与第三通道101内的空气进行热交换，第三通道101内的空气温度升高，第四通道102内的温度降低。
在一些实施例中，冷箱3具有制冷及换热单元31和释冷流道32，液化空气储能系统100还包括第三换热组件13，第三换热组件13具有相互独立且可进行热交换的第五流路131和第六流路132，第五流路131的一端与管道32的一端连通，第五流路131的另一端与管道32的另一端连通，以便第三换热介质在管道32和第五流路131内循环流动，第六流路132分别与储液罐4和释能组件7连通，以便从储液罐4流出的液化空气通过第六流路132流入释能组件7。
具体地，如图1所示，第五流路131进口与管道32的出口连通，第五流路131的出口与管道32的进口连通，第六流路132的进口与储液罐4的出口连通，第六流路132的出口与第一流路61的进口连通，第三换热介质可在第五流路131和管道32内循环流动，第三换热介质在管道32内与制冷及换热单元31进行换热，管道32内的第三换热介质温度升高，制冷及换热单元31内的空气温度降低，储液罐4内的液化空气流入第六流路132且与第五流路131内的第三换热介质换热，第五流路131中的第三换热介质温度降低，第六流路132中的液化空气温度升高，从而通过第三换热组件13的设置，合理地利用了储液罐4内的液化空气的冷能。
在一些实施例中，管道32包括第一子流道321和第二子流道322，第三换热组件13包括第一换热单元133和第二换热单元134，且第一换热单元133和第二换热单元134均具有第五流路131和第六流路132，第一子流道321的两端与第一换热单元133的第五流路131的两端连通，第二子流道322的两端与第二换热单元134的第五流路131的两端连通，从而使得第三换热介质分别在第一子流道321和第一换热单元133的第五流路131中循环流动和在第二子流道322和第二换热单元134的第五流路131中循环流动，第一换热单元133的第六流路132的进口和第二换热单元134的第六流路132的出口连通，第一换热单元133的第六流路132的出口与第一流路61的进口连通，第二换热单元134的第六流路132的进口与储液罐4的出口连通，从而使得储液罐4流出的液化空气依次流入第二换热单元134的第六流路132、第一换热单元133的第六流路132和第一换热组件6的第一流路61中，从而收集储液罐4液化空气中的冷量。
在一些实施例中，释能组件7包括加热单元71和膨胀机72，加热单元71内具有相互独立且可进行热交换的第五通道711和第六通道712，第五通道711的两端分别与第一流路61和膨胀机72连通，以便从第一流路61流出的空气通过第五通道711流入膨胀机72，第六通道712的一端与第一罐103连通，第六通道712的另一端与第二罐104连通，以便第一换热介质在通过第六通道712在第一罐103和第二罐104之间循环流动。
具体地，如图1所示，释能组件7包括3个释能单元(如图1中所示3个)，3个释能单元包括依次相连的低压释能单元73、中压释能单元74和高压释能单元75，低压释能单元73、中压释能单元74和高压释能单元75均包括加热单元71和膨胀机72，高压释能单元75的加热单元71的第五通道711的进口与第三流路91的出口连通，高压释能单元75的加热单元71的第五通道711的出口与高压释能单元75的膨胀机72的进口连通，高压释能单元75的膨胀机72的出口与中压释能单元74的加热单元71的第五通道711的进口连通，中压释能单元74的加热单元71的第五通道711的出口与中压释能单元74的膨胀机72的进口连通，中压释能单元74的膨胀机72的出口与低压释能单元73的加热单元71的第五通道711的进口连通，低压释能单元73的加热单元71的第五通道711的出口与低压释能单元73的膨胀机72的进口连通，低压释能单元73的膨胀机72的出口与第四流路92的进口连通，由此，从第二换热组件9流出的空气依次流入高压释能单元75的加热单元71的第五通道711进行加热，高压释能单元75的膨胀机72发电，中压释能单元74的加热单元71的第五通道711进行加热，中压释能单元74的膨胀机72发电，低压释能单元73的加热单元71的第五通道711进行加热，低压释能单元73的膨胀机72发电，最后流入第二换热组件9。
高压释能单元75的加热单元71的第六通道712的进口、中压释能单元74的加热单元71的第六通道712的进口和低压释能单元73的加热单元71的第六通道712的进口均与第一罐103的出口连通，高压释能单元75的加热单元71的第六通道712的出口、中压释能单元74的加热单元71的第六通道712的出口和低压释能单元73的加热单元71的第六通道712的出口均与第二罐104的进口连通，由此，第一换热介质从第一罐103输送至高压释能单元75的加热单元71的第六通道712、中压释能单元74的加热单元71的第六通道712和低压释能单元73的加热单元71的第六通道712内放热，从而有效的利用了压缩空气的热能，提高了能源的利用。
在一些实施例中，液化空气储能系统100还包括第一罐103和第二罐104，第一罐103连接在第二通道22的一端、第六通道712的一端和第一通路51的一端，以用于储存从第二通道22流出的第一换热介质并向第六通道712和第一通路51提供第一换热介质，第二通道22的另一端、第六通道712的另一端和第一通路51的另一端与第二罐104连通，以用于储存从第六通道712和第一通路51流出的第一换热介质并向第二通道22提供第一换热介质。
具体地，如图1所示，第一罐103用于存储高温第一换热介质，第二罐104用于存储低温第一换热介质，第一罐103的进口与第二通道22的出口连通，从第二通道22流出的高温第一换热介质流入第一罐103中存储，第一罐103的出口分别与第六通道712的进口和第一通路51的进口连通，第一罐103内的高温第一换热介质流入第六通道712和第一通路51，第二罐104的出口与第二通道22的进口连通，第二罐104的进口分别与第六通道712的出口和第一通路51的出口连通，第六通道712和第一通路51流出的低温第一换热介质流入第二罐104内存储，第二罐104内的低温第一换热介质流入第二通道22内。
换言之，通过第一换热介质收集压缩空气的热能并通过第一罐103存储，当热力发电组件5和加热单元71工作时，将第一罐103内的第一换热介质输送至热力发电组件5和加热单元71，经过热力发电组件5发电和加热单元71换热后的第一换热介质温度降低并通过第二罐104存储，当第一热交换组件2工作时，将第二罐104内的第一换热介质输送至第一热交换组件2内，从而高效的利用了压缩空气中的热能。
在一些实施例中，空气预处理单元11包括空气过滤器111、第一制冷器112、空压机113、第二换热器114和分子筛分吸附器115。
空气过滤器111用于过滤空气中的杂质以除去空气中的颗粒物。
第一制冷器112包括相互独立且可进行热交换的第九通道1121和第十通道1122，第九通道1121与空气过滤器111和空压机113连通，以便从空气过滤器111流出的空气通过第九通道1121流入空压机113内。具体地，如图1所示，第九通道1121的进口与空气过滤器111的出口连通，第九通道1121的出口与空压机113的进口连通，过滤器111过滤后的空气流入第九通道1121进行升温后，再流入空压机113进行压缩。
第二换热器114包括相互立且可进行热交换的第七通道1141和第八通道1142，第七通道1141的分别与第十通道1122和空压机113连通，以便从空压机113流出的空气通过第七通道1141流入第九通道1121，第八通道1142分别与第一罐103和第二罐104连通，以便第一换热介质通过第八通道1142在第一罐103和第二罐104内循环流动。
具体地，如图1所示，第七通道1141的进口与空压机113的出口连通，第七通道1141的出口与第十通道1122的进口连通，由此，第十通道1122内的空气与第九通道1121内的空气进行热交换，第十通道1122内的空气温度降低，第九通道1121内的空气温度升高，第八通道1142的进口与第二罐104的出口连通，第八通道1142的出口与第一罐103的进口连通，由此，通过第二罐104向第八通道1142提供低温第一换热介质，第八通道1142内的低温第一换热介质与第七通道1141内的空气进行热交换，第七通道1141内的空气温度降低，第八通道1142内的低温第一换热介质温度升高成高温第一换热介质并流入第一罐103内。
分子筛分吸附器115分别与第十通道1122和第三通道101连通，用于筛分从第十通道1122流出的空气中的水蒸气、二氧化碳、碳氢化合物等杂质。具体地，如图1所示，分子筛分吸附器115的进口与第十通道1122的出口连通，分子筛分吸附器115的出口与第三通道101的进口连通，从而使得从第十通道1122流出的空气经分子筛分吸附器115流入第三通道101内。
在一些实施例中，液化空气储能系统100还包括第三罐105和第四罐106，第三罐105连接在管道32的一端和第五流路131的一端，以用于存储从管道32流出的第三换热介质并向第五流路131提供第三换热介质，第四罐106连接在管道32的另一端和第五流路131的另一端，以用于存储从第五流路131流出的第三换热介质并向管道32提供第三换热介质。
具体地，如图1所示，第三罐105用于存储高温第三换热介质，第四罐106用于存储低温第三换热介质，第三罐105的进口与管道32的出口连通，第三罐105的出口与第五流路131的进口连通，由此，通过第三罐105向第五流路131输送高温第二换热介质，并存储管道32内流出的高温第二换热介质，第四罐106的出口与管道32的进口连通，第四罐106的进口与第五流路131的出口连通，由此，通过第四罐106向管道32输送低温第三换热介质，并存储第五流路131流出的低温第三换热介质。
可以理解的是，第一换热介质为导热油，第二换热介质为丙烷或乙二醇溶液，第三换热介质为冷却水。
本发明实施例提出液化空气储能系统的方法包括：S1：利用压缩空气组件1对空气进行压缩；
S2：利用第二罐104内的第一换热介质通过第一热交换组件2吸收压缩空气中余热并存储在第一罐103内。
S3：利用冷箱3将第一热交换组件2换热后的压缩空气液化并存储在储液罐4内，通过第四罐106内的第三换热介质吸收冷箱内的压缩空气的热量并存储在第三罐105内。
S4：利用第三换热组件13和第一换热组件6对储液罐104流出的液化空气加热，通过第三罐105内的第三换热介质吸收第三换热组件13的冷量并存储在第四罐106内。
S5：利用释能组件7对第三换热组件13加热后的气体进行释能。
S6：利用释能组件7中的加热单元71和发电组件5吸收第一罐103的第一换热介质的余热，以便加热单元71对从第三换热组件13流出的气体进一步加热，发电组件5利用压缩气体的余热进行发电。
S7：利用第二换热介质吸收发电组件5中第一换热介质的热量，升温后第二换热介质再通过冷却塔8和第一换热组件6进行降温。
具体地，如图1所示，液化空气储能系统的方法采用压缩深冷方法生产液化空气，空气依次经空气过滤器111过滤空气中的颗粒，经第一制冷器112中的第九通道1121对过滤后的空气预热，经空压机113压缩，再经第二换热器114的第七通道1141进行冷却，并由第八通道1142回收第七通道1141的空气的热量存储在第一罐103内，再进入分子筛分吸附器115净化，再与来自冷箱3的空气汇合，再经第三热交换组件10中的第三通道101预热，再经增压机12增压，再经第一热交换组件2中第一通道21降温，并由第二通道22内的第一换热介质回收第一通道21内的空气的热量并储存在第一罐103内，再经冷箱3将一部分空气被液化，未被液化的空气返回增压机12，液化空气进入储液罐4。从第二罐104流出的低温第一换热介质分别经第二换热器114的第八通道1142和第一热交换组件2的第二通道22吸收压缩空气热量并升温，再进入第一罐103储存。从第四罐106输出低温第三换热介质冷箱3进入释放冷量并升温，然后分别进入第一罐103存储。
释能时，液化空气气化膨胀发电，同时利用余热和余冷发电。从储液罐4流出的液化空气经增压泵41增压，再经第三换热组件13的第六流路132升温，再经第一换热组件6的第一流路61升温，第一换热组件6的第二流路62回收第一流路61中的空气的冷量，再经第三流路91升温，第三流路91中的空气回收第四流路92中的空气的余热，再经释能组件7进行膨胀发电，经第二换热组件9的第四流路92降温并排放。从第一罐103流出的高温第一换热介质流入释能组件7的加热单元71的第六通道712内对第五通道711内的空气进行加热，再分别进入第二罐104内储存。从第三罐105流出的第三换热介质进入第一换热组件6的第二流路62吸收第一流路61中空气的冷量并降温，然后进入第四罐106。同时进行余热发电，从第一罐103流出的高温第一换热介质经发电组件5的第一通路51释放热量，再进入第二罐104储存，从第二热交换组件8输出的第二换热介质经第一换热组件6进一步降温后进入发电组件5的第二通道22吸收热量，然后返回第二热交换组件8降温。
综上所述本发明利用系统的余热和余冷发电以产生额外的电能，从而提高液化空气储能效率5～10个百分点，可显著改善这一储能技术的经济性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种液化空气储能系统，其特征在于，包括：
压缩空气组件(1)，所述压缩空气组件(1)用于空气压缩以储存电能；
第一热交换组件(2)，所述第一热交换组件(2)具有相互独立且可进行热交换的第一通道(21)和第二通道(22)，所述第一通道(21)与所述压缩空气组件(1)连通，用于对从所述压缩空气组件(1)流出的空气降温；
第一罐(103)和第二罐(104)，所述第一罐(104)与所述第二通道的一端连通，以用于储存从所述第二通道(22)流出的第一换热介质，所述第二罐(104)与所述第二通道的另一端连通，以用于向所述第二通道(22)提供所述第一换热介质；
冷箱(3)，所述第一通道(21)与所述冷箱(3)连通，用于液化从所述第一热交换组件(2)内流出的空气；
储液罐(4)，所述储液罐(4)与所述冷箱(3)连通，用于存储所述冷箱(3)流出的液化空气；
发电组件(5)，所述发电组件与第一罐(103)的一端连通，以用于向所述发电组件(22)提供所述第一换热介质，所述第二罐(104)与所述发电组件的另一端连通，以用于储存从所述发电组件流出的所述第一换热介质。
2.根据权利要求1所述的液化空气储能系统，其特征在于，所述发电组件(5)具有相互独立且可进行热交换的第一通路(51)和第二通路(52)，所述第一通路(51)的一端与所述第一罐(103)连通，所述第一通路(51)的另一端与所述第二罐(104)连通，以便第一冷却介质通过所述第一通路(51)在所述第一罐(103)和所述第二罐(104)之间循环流动；
所述液化空气储能系统还包括第一换热组件(6)和释能组件(7)，
所述第一换热组件(6)具有相互独立且可进行热交换的第一流路(61)和第二流路(62)，所述第一流路(61)分别与所述释能组件(7)和所述储液罐(4)连通，以便从所述储液罐(4)流出的液化空气通过所述第一流路(61)流入所述释能组件(7)释能发电，所述第二流路(62)的一端与所述第二通路(52)的一端连通，所述第二流路(62)的另一端与所述第二通路(52)的另一端连通，以便第二换热介质在所述第二流路(62)和所述第二通路(52)之间循环流动。
3.根据权利要求2所述的液化空气储能系统，其特征在于，所述液化空气储能系统还包括第二热交换组件(8)，所述第二热交换组件(8)分别与所述第二流路(62)和所述第二通路(52)连通，以便所述第二换热介质通过所述第二热交换组件(8)在所述第二流路(62)和所述第二通路(52)之间循环流动。
4.根据权利要求2所述的液化空气储能系统，其特征在于，还包括第二换热组件(9)，所述第二换热组件(9)具有相互独立且可进行热交换的第三流路(91)和第四流路(92)，所述第三流路(91)的两端分别与所述第一流路(61)和释能组件(7)连通，以便从所述第一流路(61)流出的空气通过所述第三流路(91)流入所述释能组件(7)，所述第四流路(92)与所述释能组件(7)连通，以便从所述释能组件(7)流出的空气流入所述第四流路(92)。
5.根据权利要求2所述的液化空气储能系统，其特征在于，所述压缩空气组件(1)包括空气预处理单元(11)和增压机(12)，所述空气预处理单元(11)与所述增压机(12)连通，用于清除流入所述空气预处理单元(11)内的空气的杂质，所述增压机(12)与所述第一通道(21)连通，以便从所述增压机(12)流出的压缩空气流入所述第一通道(21)。
6.根据权利要求5所述的液化空气储能系统，其特征在于，还包括第三热交换组件(10)，所述第三热交换组件(10)具有相互独立且可进行热交换的第三通道(101)和第四通道(102)，所述第三通道(101)分别与所述冷箱(3)和所述增压机(12)连通，以便从所述冷箱(3)内流出的压缩空气通过所述第三通道(101)流入所述增压机(12)，所述第四通道(102)分别与所述第一通道(21)和所述冷箱(3)连通，以便从所述第一通道(21)流出的压缩空气通过所述第四通道(102)流入所述冷箱(3)。
7.根据权利要求5所述的液化空气储能系统，其特征在于，所述冷箱(3)具有相互独立且可进行热交换的制冷及换热单元(31)和管道(32)，
所述液化空气储能系统还包括第三换热组件(13)，所述第三换热组件(13)具有相互独立且可进行热交换的第五流路(131)和第六流路(132)，所述第五流路(131)的一端与所述管道(32)的一端连通，所述第五流路(131)的另一端与所述管道(32)的另一端连通，以便第三换热介质在所述管道(32)和所述第五流路(131)内循环流动，所述第六流路(132)分别与所述储液罐(4)和所述释能组件(7)连通，以便从所述储液罐(4)流出的液化空气通过所述第六流路(132)流入所述释能组件(7)。
8.根据权利要求5所述的液化空气储能系统，其特征在于，所述释能组件(7)包括加热单元(71)和膨胀机(72)，所述加热单元(71)内具有相互独立且可进行热交换的第五通道(711)和第六通道(712)，所述第五通道(711)的两端分别与所述第一流路(61)和所述膨胀机(72)连通，以便从所述第一流路(61)流出的空气通过所述第五通道(711)流入所述膨胀机(72)，所述第六通道(712)的一端与所述第一罐(103)连通，所述第六通道(712)的另一端与所述第二罐(104)连通，以便所述第一换热介质在通过第六通道(712)在所述第一罐(103)和所述第二罐(104)之间循环流动。
9.根据权利要求7所述的液化空气储能系统，其特征在于，还包括第三罐(105)和第四罐(106)，所述第三罐(105)连接在所述管道(32)的一端和所述第五流路(131)的一端，以用于存储从所述管道(32)流出的所述第三换热介质并向所述第五流路(131)提供所述第三换热介质；
所述第四罐(106)连接在所述管道(32)的另一端和所述第五流路(131)的另一端，以用于存储从所述第五流路(131)流出的所述第三换热介质并向所述管道(32)提供所述第三换热介质。
10.一种液化空气储能系统的方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项的所述液化空气储能系统，所述方法包括：
S1：利用压缩空气组件(1)对空气进行压缩；
S2：利用第二罐(104)内的第一换热介质通过第一热交换组件(2)吸收压缩空气中余热并存储在第一罐(103)内；
S3：利用冷箱(3)将第一热交换组件(2)换热后的所述压缩空气液化并存储在储液罐(4)内，通过第四罐(106)内的第三换热介质吸收所述冷箱内的所述压缩空气的热量并存储在第三罐(105)内；
S4：利用第三换热组件(13)和第一换热组件(6)对所述储液罐(104)流出的所述液化空气加热，通过所述第三罐(105)内的所述第三换热介质吸收所述第三换热组件(13)的冷量并存储在第四罐(106)内；
S5：利用释能组件(7)对所述第三换热组件(13)加热后的气体进行释能；
S6：利用所述释能组件(7)中的加热单元(71)和发电组件(5)吸收所述第一罐(103)的所述第一换热介质的余热，以便所述加热单元(71)对从第三换热组件(13)流出的气体进一步加热，所述发电组件(5)利用所述压缩气体的余热进行发电；
S7：利用第二换热介质吸收发电组件(5)中第一换热介质的热量，升温后所述第二换热介质再通过冷却塔(8)和所述第一换热组件(6)进行降温。
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