CN114659023A - 一种液化气体储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液化气体储能系统，包括液化气体存储罐、透平膨胀机、透平膨胀发电机组、换热气化器、气体再液化装置、增热换热器、水槽、以及储热罐；所述储热罐通过管道连接有电极锅炉；所述透平膨胀机通过管道连接有风机，所述水槽通过管道连接有冷水泵。本发明在解决低谷电时段的弃电问题、风电、光伏电不稳定特性对电网的冲击问题的同时，可充分利用不稳定的各种余热，弃风、弃水、弃光电及低谷电，通过电极锅炉，热损失极小，利用率高，调节范围大，利用了透平膨胀发电或做功后对气化气体，由朗肯循环所产生的冷量，在再液化时，能耗少，转化率高，经济效益好。

Description

一种液化气体储能系统
技术领域
本发明涉及液化空气储能技术领域，具体是指一种液化气体储能系统。
背景技术
液化气体(空气、CO2、N2等气体)储能技术，相比于其他同类型压缩空气储能技术有着存储压力低、储能密度高、不受地形限制等显著优点，通过液化空气储能技术，可在用电低谷时段将弃风、弃光、弃水及低谷电通过压缩制冷将空气或CO2、N2等气体生产为液态存储起来，在用电高峰时段，再将液态气体增压汽化后发出满足功频要求的电能输送到电网，既解决了低谷电时段的弃电问题，又可解决新能源(风电、光伏电)不稳定特性对电网的冲击。
虽然液化气体储能技术在消解峰谷差及解决新能源并网方面有着上述优点，但现在传统的液化气体储能技术仍存在不稳定的新能源难以直接驱动压缩机，并且将空气液化会消耗大量的能量，导致系统效率有所降低。目前，液化空气储能系统的效率只有40％左右。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述技术的缺陷，提供一种液化气体储能系统。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为一种液化气体储能系统：包括液化气体存储罐、透平膨胀机、透平膨胀发电机组、换热气化器、气体再液化装置、增热换热器、水槽、以及储热罐；所述储热罐通过管道连接有电极锅炉；所述液化气体存储罐通过管道与换热气化器连接，所述液化气体存储罐通过管道与气体再液化装置连接，所述透平膨胀机通过管道连接有风机，所述风机通过管道与换热气化器连接，所述换热气化器通过管道与增热换热器连接，所述透平膨胀机通过管道与气体再液化装置连接，所述增热换热器通过管道与透平膨胀发电机组连接，所述透平膨胀发电机组通过管道与气体再液化装置连接，所述增热换热器与透平膨胀发电机组之间的管道通过连接管与透平膨胀机连接，所述增热换热器通过管道与水槽连接，所述水槽通过管道连接有冷水泵，所述冷水泵通过管道与储热罐连接，所述增热换热器通过管道与储热罐连接，所述储热罐出气口通过管道与电极锅炉进气口连接，所述电极锅炉出气口通过管道与储热罐进气口连接，所述冷水泵通过管道与电极锅炉连接。
进一步地，所述液化气体存储罐与换热气化器之间的管道上设有第一控制阀，所述液化气体存储罐与气体再液化装置之间的管道上设有第二控制阀。
进一步地，所述透平膨胀机与气体再液化装置之间的管道上设有第一止回阀。
进一步地，所述连接管上设有第三控制阀。
进一步地，所述增热换热器与透平膨胀发电机组之间的管道上设有第四控制阀，所述第四控制阀位于连接管与透平膨胀发电机组之间。
进一步地，所述透平膨胀发电机组与气体再液化装置之间的管道上设有第二止回阀。
进一步地，所述冷水泵与储热罐之间的管道上设有第五控制阀。
进一步地，所述增热换热器与储热罐之间的管道上设有第六控制阀。
进一步地，所述储热罐出气口与电极锅炉进气口之间的管道上设有第三止回阀，所述电极锅炉出气口与储热罐进气口之间的管道上设有第七控制阀，所述冷水泵与电极锅炉之间的管道上设有第八控制阀。
进一步地，所述换热气化器与增热换热器之间的管道上设有第九控制阀。
本发明与现有技术相比的优点在于：1.电极锅炉是利用水的高热阻特性，直接将电能转换为热能并产生热水的一种装置，加热原理是基于三相中压电流，通过设定电导率的炉水释放大量热能从而生产可加以控制和利用的热水，由于是利用水的电阻性直接进行加热，电能可100％转化成热量，基本没有热损失，并且调节范围可在0～100％之间任意调节。将特别使用于极不稳定的风电、光伏电的储能，也为将风电、光伏电转化为高质量的峰平电。如加倍提高电极锅炉的容量，可实现液化气体储能发电机组在峰时段的全时段发电，可以将现抽水蓄能、压缩空气储能等现年发电量不到2000小时，提高至5000小时以上，储能装机利用率的大幅提高，也大幅提升了经济效益。2.充分利用了透平膨胀发电或做功后对气化气体，由朗肯循环所产生的冷量，在再液化时，即可减少80％以上的液化耗能，以及换热气化时的空气能，因而本发明液化气体储能工艺路线，可实现90％以上的电—电转换率，是传统技术的液化空气储能转换率的一倍以上。3.可充分利用不稳定的各种余热，弃风、弃水、弃光电及低谷电，为新能源的大规模利用，开辟了更广阔的空间。
附图说明
图1是本发明一种液化气体储能系统的示意图。
如图所示：1、液化气体存储罐，2、透平膨胀机，3、透平膨胀发电机组，4、换热气化器，5、气体再液化装置，6、增热换热器，7、水槽，8、储热罐，9、电极锅炉，10、风机，11、冷水泵，12、第一控制阀，13、第二控制阀，14、第一止回阀，15、第三控制阀，16、第四控制阀，17、第二止回阀，18、第五控制阀，19、第六控制阀，20、第三止回阀，21、第七控制阀，22、第八控制阀，23、第九控制阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种液化气体储能系统做进一步的详细说明。
结合附图1，一种液化气体储能系统，包括液化气体存储罐1、透平膨胀机2、透平膨胀发电机组3、换热气化器4、气体再液化装置5、增热换热器6、水槽7、以及储热罐8；所述储热罐8通过管道连接有电极锅炉9；所述液化气体存储罐1通过管道与换热气化器4连接，所述液化气体存储罐1通过管道与气体再液化装置5连接，所述透平膨胀机2通过管道连接有风机10，所述风机10通过管道与换热气化器4连接，所述换热气化器4通过管道与增热换热器6连接，所述透平膨胀机2通过管道与气体再液化装置5连接，所述增热换热器6通过管道与透平膨胀发电机组3连接，所述透平膨胀发电机组3通过管道与气体再液化装置5连接，所述增热换热器6与透平膨胀发电机组3之间的管道通过连接管与透平膨胀机2连接，所述增热换热器6通过管道与水槽7连接，所述水槽7通过管道连接有冷水泵11，所述冷水泵11通过管道与储热罐8连接，所述增热换热器6通过管道与储热罐8连接，所述储热罐8出气口通过管道与电极锅炉9进气口连接，所述电极锅炉9出气口通过管道与储热罐8进气口连接，所述冷水泵11通过管道与电极锅炉9连接。
所述液化气体存储罐1与换热气化器4之间的管道上设有第一控制阀12，所述液化气体存储罐1与气体再液化装置5之间的管道上设有第二控制阀13。
所述透平膨胀机2与气体再液化装置5之间的管道上设有第一止回阀14。
所述连接管上设有第三控制阀15。
所述增热换热器6与透平膨胀发电机组3之间的管道上设有第四控制阀16，所述第四控制阀16位于连接管与透平膨胀发电机组3之间。
所述透平膨胀发电机组3与气体再液化装置5之间的管道上设有第二止回阀17。
所述冷水泵11与储热罐8之间的管道上设有第五控制阀18。
所述增热换热器6与储热罐8之间的管道上设有第六控制阀19。
所述储热罐8出气口与电极锅炉9进气口之间的管道上设有第三止回阀20，所述电极锅炉9出气口与储热罐8进气口之间的管道上设有第七控制阀21，所述冷水泵11与电极锅炉9之间的管道上设有第八控制阀22。
所述换热气化器4与增热换热器6之间的管道上设有第九控制阀23。
本发明在具体实施时，在液化气体储存罐1中的液化气体经第一控制阀12进入换热气化器4再由透平膨胀机2驱动的风机10所产生的空气下，换热增温气化，气化后的气体经第九控制阀23进入增热换热器5增热至170K以上的气化气通过第四控制阀16进入透平膨胀发电机组3发电，以及通过透平膨胀机2驱动风机10来气化液体气体；发电及提供动力后的已接近气体液化临界温度的过冷尾气，通过第一止回阀14、第二止回阀17进入气体再液化装置5后，再液化为液态气体，并在气体再液化装置5中增压至所需的压力，通过第二控制阀13进入液化气体储存罐1中备用。
气化气体增热至170k左右的热源来自于电极锅炉9，在储热介质&软化水&储热罐8中注入冷水，通过第五控制阀18并由由加压泵加压流经电极锅炉9后，经第七控制阀21进入储热罐8中备用。在需加热气化气时，通过第六控制阀19进入增热换热器6加热气化气，换热后的冷水进入水槽7中，再通过冷水泵11及第五控制阀18进入储热罐8以保证储热罐8中的压力达到所储热水的饱和压力而不汽化。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种液化气体储能系统，其特征在于：包括液化气体存储罐(1)、透平膨胀机(2)、透平膨胀发电机组(3)、换热气化器(4)、气体再液化装置(5)、增热换热器(6)、水槽(7)、以及储热罐(8)；
所述储热罐(8)通过管道连接有电极锅炉(9)；
所述液化气体存储罐(1)通过管道与换热气化器(4)连接，所述液化气体存储罐(1)通过管道与气体再液化装置(5)连接，所述透平膨胀机(2)通过管道连接有风机(10)，所述风机(10)通过管道与换热气化器(4)连接，所述换热气化器(4)通过管道与增热换热器(6)连接，所述透平膨胀机(2)通过管道与气体再液化装置(5)连接，所述增热换热器(6)通过管道与透平膨胀发电机组(3)连接，所述透平膨胀发电机组(3)通过管道与气体再液化装置(5)连接，所述增热换热器(6)与透平膨胀发电机组(3)之间的管道通过连接管与透平膨胀机(2)连接，所述增热换热器(6)通过管道与水槽(7)连接，所述水槽(7)通过管道连接有冷水泵(11)，所述冷水泵(11)通过管道与储热罐(8)连接，所述增热换热器(6)通过管道与储热罐(8)连接，所述储热罐(8)出气口通过管道与电极锅炉(9)进气口连接，所述电极锅炉(9)出气口通过管道与储热罐(8)进气口连接，所述冷水泵(11)通过管道与电极锅炉(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种液化气体储能系统，其特征在于：所述液化气体存储罐(1)与换热气化器(4)之间的管道上设有第一控制阀(12)，所述液化气体存储罐(1)与气体再液化装置(5)之间的管道上设有第二控制阀(13)。
3.根据权利要求1所述的一种液化气体储能系统，其特征在于：所述透平膨胀机(2)与气体再液化装置(5)之间的管道上设有第一止回阀(14)。
4.根据权利要求1所述的一种液化气体储能系统，其特征在于：所述连接管上设有第三控制阀(15)。
5.根据权利要求1所述的一种液化气体储能系统，其特征在于：所述增热换热器(6)与透平膨胀发电机组(3)之间的管道上设有第四控制阀(16)，所述第四控制阀(16)位于连接管与透平膨胀发电机组(3)之间。
6.根据权利要求1所述的一种液化气体储能系统，其特征在于：所述透平膨胀发电机组(3)与气体再液化装置(5)之间的管道上设有第二止回阀(17)。
7.根据权利要求1所述的一种液化气体储能系统，其特征在于：所述冷水泵(11)与储热罐(8)之间的管道上设有第五控制阀(18)。
8.根据权利要求1所述的一种液化气体储能系统，其特征在于：所述增热换热器(6)与储热罐(8)之间的管道上设有第六控制阀(19)。
9.根据权利要求1所述的一种液化气体储能系统，其特征在于：所述储热罐(8)出气口与电极锅炉(9)进气口之间的管道上设有第三止回阀(20)，所述电极锅炉(9)出气口与储热罐(8)进气口之间的管道上设有第七控制阀(21)，所述冷水泵(11)与电极锅炉(9)之间的管道上设有第八控制阀(22)。
10.根据权利要求1所述的一种液化气体储能系统，其特征在于：所述换热气化器(4)与增热换热器(6)之间的管道上设有第九控制阀(23)。
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