CN116599231A - 一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统 - Google Patents
一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116599231A CN116599231A CN202310562736.7A CN202310562736A CN116599231A CN 116599231 A CN116599231 A CN 116599231A CN 202310562736 A CN202310562736 A CN 202310562736A CN 116599231 A CN116599231 A CN 116599231A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stage
- rankine cycle
- organic rankine
- energy storage
- compressed air
- 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.)
- Granted
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 102
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BNOODXBBXFZASF-UHFFFAOYSA-N [Na].[S] Chemical compound [Na].[S] BNOODXBBXFZASF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
- F04B41/02—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids having reservoirs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B23/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01B23/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
-
- 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
- F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
- F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
- F03G6/065—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having a Rankine cycle
- F03G6/066—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having a Rankine cycle of the Organic Rankine Cycle [ORC] type or the Kalina Cycle type
-
- 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
- F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
- F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
- F03G6/068—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having other power cycles, e.g. Stirling or transcritical, supercritical cycles; combined with other power sources, e.g. wind, gas or nuclear
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
- F24S80/30—Arrangements for connecting the fluid circuits of solar collectors with each other or with other components, e.g. pipe connections; Fluid distributing means, e.g. headers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J15/00—Systems for storing electric energy
- H02J15/006—Systems for storing electric energy in the form of pneumatic energy, e.g. compressed air energy storage [CAES]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
- H02K7/1807—Rotary generators
- H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统，包括压缩空气储能系统，压缩空气储能系统通过两级有机朗肯循环系统调节储存在高压气体储气室中的高压空气在储能过程中的储气温度，在储能过程中，压缩空气储能系统的压缩机产生的压缩热通过低温导热油交换将热量传递到两级有机朗肯循环系统中的蒸发器中，两级有机朗肯循环系统中的工质吸收热量在膨胀机中做功并发电，将发出的电能重新储存到压缩空气当中；高压气体储气室连接两级太阳能集热系统，在压缩空气储能系统膨胀过程中，高压空气吸收两级太阳能集热系统中的热量膨胀做功，带动发电机对外发电，本发明将压缩空气储能系统与有机朗肯循环系统紧密耦合，提高整体能源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及储能技术领域，尤其是一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统。
背景技术
现阶段中国电力结构以火电机组为主，为减少碳排放，大规模新能源将并网发电。由于新能源出力及用电负荷存在随机性和波动性，对电力系统的安全稳定运行造成影响，新型储能成为重要措施。储能技术可以分为物理储能、化学储能和电磁储能三种，物理储能主要包括抽水蓄能、飞轮储能和压缩空气储能。化学储能包括锂电池储能、盐酸电池储能、钒液流电池储能、钠硫电池储能和氢储能等。压缩空气储能是目前可大规模存储和长时间放电且技术较为成熟的储能技术。
传统压缩空气储能系统需要燃烧化石燃料，先进绝热压缩空气储能系统是一种摒弃常规压缩空气储能技术燃料补燃环节的清洁储能技术，是目前主要推广研究得主要储能技术。其原理是将压缩机压缩空气时所产生的压缩热通过储热技术储存起来，再储能过程中系统在压缩机出口安装了蓄热器吸收高压空气的热量，然后再将高压空气储存到储气罐中；再释能过程中，将蓄热器中储存的热量加热高压空气，送至膨胀机做功，从而避免了依赖化石燃料燃烧的热量，减少了环境污染，提高了系统效率。该系统主要的缺点是：储热装置将增加系统初期建设成本，储热装置得储热效率低，能源利用率低。为提高系统的效率，大量学者将有机朗肯循环系统加入到压缩空气储能系统当中，用于系统膨胀侧吸收空气做完功所剩的余热发电，而压缩侧压缩空气产生的热大部分用冷却工质吸收并储存到储热罐中，系统膨胀时工质加热压缩空气后储存到储冷罐中，系统当中的储热罐和储冷罐成本较高，并且压缩空气储能系统储能和释能时间不固定，储能阶段和释能阶段的时间间隔过久会导致储能时存储在储热罐的部分热量会随时间流失。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统，将压缩空气储能系统与有机朗肯循环系统紧密耦合，协同高效，提高整体效率减少浪费，提高整体能源利用率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统，包括压缩空气储能系统，所述压缩空气储能系统通过两级有机朗肯循环系统调节储存在高压气体储气室中的高压空气在储能过程中的储气温度，所述两级有机朗肯循环系统的发电机与压缩空气储能系统的电动机相连，所述压缩空气储能系统的压缩机换热器采用两级有机朗肯循环系统的蒸发器，在压缩空气储能系统储能过程中，压缩空气储能系统的压缩机产生的压缩热通过低温导热油交换将热量传递到两级有机朗肯循环系统中的蒸发器中，两级有机朗肯循环系统中的介质吸收热量在膨胀机中做功并发电，将发出的电能重新储存到压缩空气当中；所述高压气体储气室连接两级太阳能集热系统，所述压缩空气储能系统的加热器与两级太阳能集热系统的加热器相同，在压缩空气储能系统膨胀过程中，压缩空气吸收两级太阳能集热系统中的热量膨胀做功，带动发电机对外发电。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述压缩空气储能系统包括储能系统和释能系统，所述储能系统包括顺次连接的电动机、第一级压缩机、第一级蒸发器、第二级压缩机、第二级蒸发器，所述第二级蒸发器连接高压气体储气室，所述释能系统包括与高压气体储气室依次连接的第一级加热器、第一级膨胀机、第二级加热器和第二级膨胀机，所述第二级膨胀机连接发电机。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述第一级压缩机压缩空气产生的压缩热高于第二级压缩机产生的压缩热。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述两级有机朗肯循环系统包括第一级有机朗肯循环和第二级有机朗肯循环，所述第一级有机朗肯循环和第二级有机朗肯循环内的流动工质不同且根据压缩机出口空气温度而定。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述第一级有机朗肯循环包括与第一级蒸发器连接的第一级有机朗肯循环膨胀机、与第一级有机朗肯循环膨胀机连接的第一级冷凝器、与第一级冷凝器连接的第一级有机朗肯循环泵，所述第一级有机朗肯循环泵连接第一级蒸发器入口，所述第一级有机朗肯循环膨胀机主轴连接第一级有机朗肯循环发电机，所述第一级有机朗肯循环发电机连接电动机。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述第二级有机朗肯循环包括与第二级蒸发器连接的第二级有机朗肯循环膨胀机、与第二级有机朗肯循环膨胀机连接的第二级冷凝器、与第二级冷凝器连接的第二级有机朗肯循环泵，所述第二级有机朗肯循环泵连接第二级蒸发器入口，所述第二级有机朗肯循环膨胀机主轴连接第二级有机朗肯循环发电机，所述第二级有机朗肯循环发电机连接电动机。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述两级太阳能集热系统包括第一级太阳能集热系统和第二级太阳能集热系统，所述第一级太阳能集热系统和第二级太阳能集热系统结构相同、工质相同。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述第一级太阳能集热系统包括与高压气体储气室连接的第一级加热器、与第一级加热器出口连接的第一级太阳能集热器、与第一级太阳能集热器出口连接的第一循环泵，所述第一循环泵的出口与第一级加热器的入口相连通，所述第一级加热器连接第一级膨胀机。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述第二级太阳能集热系统包络与第一级膨胀机连接的第二级加热器、与第二级加热器出口连接的第二级太阳能集热器、与第二级太阳能集热器出口连接的第二循环泵、与第二循环泵的出口与第二级加热器的入口相连通，所述第二级加热器连接第二级膨胀机，所述第二级膨胀机连接发电机。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1、本发明将压缩空气储能系统与有机朗肯循环系统紧密耦合，协同高效，压缩空气储能系统在储能过程中空气通过压缩机所产生的压缩热进行回收利用，通过有机朗肯循环系统吸收这部分热量再次发电，将这部分电能重新输送到压缩机中继续压缩空气，压缩侧省去了储热罐与储冷罐，减少了占地面积以及系统建设初期的投资成本，同时避免了储热储冷时能量的流失，减少浪费，提高了系统能源利用率，在压缩空气储能系统膨胀过程中，高压空气吸收太阳能储热器中的热量膨胀做功发电；
2、本发明通过有机朗肯循环中两种不同的工质分别吸收两级不同压缩机产生的压缩热来发电，发出的电能重新用于压缩空气，尽可能的提高了系统储能阶段的能源利用率，大大降低了热量储存的热损失与储热成本；
3、本发明中有机朗肯循环的工质可以根据压缩热来选择，两级压缩空气压比不同，所产生的热量也不同，有机朗肯循环中不同的工质在不同温度下换热效率不同；
4、本发明可以将有机朗肯循环系统与储能侧和释能侧共同耦合，储能时依照本专利的方式运行，释能时可已通过吸收膨胀后空气的余热发电。
附图说明
图1是本发明无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统流程图；
其中，1、电动机，2、第一级压缩机，3、第一级蒸发器，4、第二级压缩机，5、第二级蒸发器，6、第一级有机朗肯循环泵，7、第一级有机朗肯循环膨胀机，8、第一级有机朗肯循环发电机，9、第二级有机朗肯循环泵，10、第二级有机朗肯循环膨胀机，11、第二级有机朗肯循环发电机，12、高压气体储气室，13、第一级冷凝器，14、第二级冷凝器，15、第一级膨胀机，16、第一级加热器，17、第一级太阳能集热器，18、第一循环泵，19、发电机，20、第二级加热器，21、第二级膨胀机，22、第二级太阳能集热器，23、第二循环泵，100、第一级有机朗肯循环，200、第二级有机朗肯循环，300、第一级太阳能集热系统，400、第二级太阳能集热系统。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
如图1所示，一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统，包括压缩空气储能系统，压缩空气储能系统通过两级有机朗肯循环系统调节储存在高压气体储气室12中的高压空气在储能过程中的储气温度，两级有机朗肯循环系统的发电机与压缩空气储能系统的电动机1相连，压缩空气储能系统的压缩机换热器采用两级有机朗肯循环系统的蒸发器，在压缩空气储能系统储能过程利用的是电厂多余的电能，以及双级有机朗肯循环吸收压缩热发出的电能。压缩空气储能系统的压缩机产生的压缩热通过低温导热油交换将热量传递到有两级有机朗肯循环系统中的蒸发器中，两级有机朗肯循环系统中的介质吸收热量在膨胀机中做功并发电，将发出的电能重新储存到压缩空气当中。所述高压气体储气室12连接两级太阳能集热系统，所述压缩空气储能系统的加热器与两级太阳能集热系统的加热器相同，在压缩空气储能系统膨胀过程中，高压空气吸收两级太阳能集热系统中的热量膨胀做功，带动发电机19对外发电。
本发明中压缩空气储能系统包括储能系统和释能系统，所述储能系统包括顺次连接的电动机1、第一级压缩机2、第一级蒸发器3、第二级压缩机4、第二级蒸发器5，为了避免高压气体储气室12压力波动过大，第二级压缩机4在小压比工况下运行，压比小压缩热就少，所以第一级压缩机2压缩空气产生的压缩热高于第二级压缩机4产生的压缩热。第二级蒸发器5连接高压气体储气室12，空气经过压缩冷却后进入高压气体储气室12中储存。高压气体储气室12可采用废弃地下盐穴、高压储气罐，安全性与经济型方面有明显的优势。
释能系统包括与高压气体储气室12依次连接的第一级加热器16、第一级膨胀机15、第二级加热器20和第二级膨胀机21，所述第二级膨胀机21连接发电机19。高压空气通过第一级加热器16和第二级加热器20加热在第一级膨胀机15和第二级膨胀机21中做功，带动发电机19对外发电。
两级有机朗肯循环系统包括第一级有机朗肯循环100和第二级有机朗肯循环200，两级有机朗肯循环系统工质不同，可根据压缩机出口空气温度而定。优选的，第一级有机朗肯循环100内的流动工质为R124b，其在与较高的温度进行换热时效率最佳。第二级有机朗肯循环200内的流动工质为R123，其在与较低的温度进行换热是效率最佳。
第一级有机朗肯循环100包括与第一级蒸发器3连接的第一级有机朗肯循环膨胀机7、与第一级有机朗肯循环膨胀机7连接的第一级冷凝器13、与第一级冷凝器13连接的第一级有机朗肯循环泵6，所述第一级有机朗肯循环泵6连接第一级蒸发器3入口，所述第一级有机朗肯循环膨胀机7主轴连接第一级有机朗肯循环发电机8，所述第一级有机朗肯循环发电机8连接电动机1。工质R124b通过第一级蒸发器3吸收压缩空气产生的压缩热，进入第一级有机朗肯循环100膨胀机7中做功，做完功的工质进入第一级冷凝器13中冷却，通过第一级有机朗肯循环泵6再次进入第一级蒸发器3，形成闭合回路。第一级有机朗肯循环100膨胀机7带动第一级有机朗肯循环100发电机8发电，将对电动机1供电。
第二级有机朗肯循环200包括与第二级蒸发器5连接的第二级有机朗肯循环膨胀机10、与第二级有机朗肯循环膨胀机10连接的第二级冷凝器14、与第二级冷凝器14连接的第二级有机朗肯循环泵9，所述第二级有机朗肯循环泵9连接第二级蒸发器5入口，所述第二级有机朗肯循环膨胀机10主轴连接第二级有机朗肯循环发电机11，所述第二级有机朗肯循环发电机11连接电动机1。工质R123通过第二级蒸发器5吸收压缩空气产生的压缩热，进入第二级有机朗肯循环200膨胀机10中做功，做完功的工质进入第二级冷凝器14中冷却，通过第二级有机朗肯循环泵9再次进入第二级蒸发器5，形成闭合回路。第二级有机朗肯循环200膨胀机10带动第二级有机朗肯循环200发电机11发电，将对电动机1供电。
两级太阳能集热系统包括第一级太阳能集热系统300和第二级太阳能集热系统400，所述第一级太阳能集热系统300和第二级太阳能集热系统400结构相同、工质相同。
所述第一级太阳能集热系统300包括与高压气体储气室12连接的第一级加热器16、与第一级加热器16出口连接的第一级太阳能集热器17、与第一级太阳能集热器17出口连接的第一循环泵18，所述第一循环泵18的出口与第一级加热器16的入口相连通，所述第一级加热器16连接第一级膨胀机15。
所述第二级太阳能集热系统400包络与第一级膨胀机15连接的第二级加热器20、与第二级加热器20出口连接的第二级太阳能集热器22、与第二级太阳能集热器22出口连接的第二循环泵23、与第二循环泵23的出口与第二级加热器20的入口相连通，所述第二级加热器20连接第二级膨胀机21，所述第二级膨胀机21连接发电机19。
第一级太阳能集热系统300中的热量通过导热油流经第一级加热器16，加热从高压气体储气室12出口的压缩空气，加热后的导热油流回第一级太阳能集热器17，空气经过第一级膨胀机15后温度和压力降低，第二级太阳能集热系统400中的导热油加热从第一级膨胀机15出口的空气，加热后的导热油流回第二级太阳能集热器22。加热后的空气经过第二级膨胀机21，做功后的空气排出到环境中。太阳能集热器可替换为其他足够使空气膨胀做功的热源。
本发明提供的一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统，通过低温介质R124b和R123直接对压缩空气储能系统在储能过程中调节储气温度，由于压缩机将空气压缩后的温度不同，所以两级有机朗肯循环要选择不同的工质进行换热实现效率最大化。低温工质吸收压缩空气压缩热，实现对高压空气储存在储气罐中温度的调节，气体温度越低，储气效率越高，系统在储能阶段有效的提高储能效率。有机朗肯循环将吸收的压缩热转换成电能，发电机与压缩机的电动机连接，持续进行压缩，这样设计的有点在于，传统压缩空气储能系统需要储热罐将压缩热储存，储热罐会存在热量流失等问题。而本发明省去了储热罐系统，创新性的将这部分热量转换成了电能继续输送到压缩机当中，在储能过程形成一种能量的最大利用。在系统释能阶段，由于压缩热已经转化成电能提供到压缩机当中，故高压气体膨胀做功时所需要的热量将由太阳能集热器提供，使系统能够有效的提高压缩空气的做功能力，从而提高了系统的整体循环效率。
Claims (9)
1.一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统，其特征在于：包括压缩空气储能系统，所述压缩空气储能系统通过两级有机朗肯循环系统调节储存在高压气体储气室（12）中的高压空气在储能过程中的储气温度，所述两级有机朗肯循环系统的发电机与压缩空气储能系统的电动机（1）相连，所述压缩空气储能系统的压缩机换热器采用两级有机朗肯循环系统的蒸发器，在压缩空气储能系统储能过程中，压缩空气储能系统的压缩机产生的压缩热通过低温导热油交换将热量传递到两级有机朗肯循环系统中的蒸发器中，两级有机朗肯循环系统中的介质吸收热量在膨胀机中做功并发电，将发出的电能重新储存到压缩空气当中；所述高压气体储气室（12）连接两级太阳能集热系统，所述压缩空气储能系统的加热器与两级太阳能集热系统的加热器相同，在压缩空气储能系统膨胀过程中，压缩空气吸收两级太阳能集热系统中的热量膨胀做功，带动发电机（19）对外发电。
2.根据权利要求1所述的一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统，其特征在于：所述压缩空气储能系统包括储能系统和释能系统，所述储能系统包括顺次连接的电动机（1）、第一级压缩机（2）、第一级蒸发器（3）、第二级压缩机（4）、第二级蒸发器（5），所述第二级蒸发器（5）连接高压气体储气室（12），所述释能系统包括与高压气体储气室（12）依次连接的第一级加热器（16）、第一级膨胀机（15）、第二级加热器（20）和第二级膨胀机（21），所述第二级膨胀机（21）连接发电机（19）。
3.根据权利要求1所述的一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统，其特征在于：所述第一级压缩机（2）压缩空气产生的压缩热高于第二级压缩机（4）产生的压缩热。
4.根据权利要求1所述的一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统，其特征在于：所述两级有机朗肯循环系统包括第一级有机朗肯循环（100）和第二级有机朗肯循环（200），所述第一级有机朗肯循环（100）和第二级有机朗肯循环（200）内的流动工质不同且根据压缩机出口空气温度而定。
5.根据权利要求4所述的一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统，其特征在于：所述第一级有机朗肯循环（100）包括与第一级蒸发器（3）连接的第一级有机朗肯循环膨胀机（7）、与第一级有机朗肯循环膨胀机（7）连接的第一级冷凝器（13）、与第一级冷凝器（13）连接的第一级有机朗肯循环泵（6），所述第一级有机朗肯循环泵（6）连接第一级蒸发器（3）入口，所述第一级有机朗肯循环膨胀机（7）主轴连接第一级有机朗肯循环发电机（8），所述第一级有机朗肯循环发电机（8）连接电动机（1）。
6.根据权利要求4所述的一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统，其特征在于：所述第二级有机朗肯循环（200）包括与第二级蒸发器（5）连接的第二级有机朗肯循环膨胀机（10）、与第二级有机朗肯循环膨胀机（10）连接的第二级冷凝器（14）、与第二级冷凝器（14）连接的第二级有机朗肯循环泵（9），所述第二级有机朗肯循环泵（9）连接第二级蒸发器（5）入口，所述第二级有机朗肯循环膨胀机（10）主轴连接第二级有机朗肯循环发电机（11），所述第二级有机朗肯循环发电机（11）连接电动机（1）。
7.根据权利要求1所述的一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统，其特征在于：所述两级太阳能集热系统包括第一级太阳能集热系统（300）和第二级太阳能集热系统（400），所述第一级太阳能集热系统（300）和第二级太阳能集热系统（400）结构相同、工质相同。
8.根据权利要求7所述的一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统，其特征在于：所述第一级太阳能集热系统（300）包括与高压气体储气室（12）连接的第一级加热器（16）、与第一级加热器（16）出口连接的第一级太阳能集热器（17）、与第一级太阳能集热器（17）出口连接的第一循环泵（18），所述第一循环泵（18）的出口与第一级加热器（16）的入口相连通，所述第一级加热器（16）的出口连接第一级膨胀机（15）。
9.根据权利要求8所述的一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统，其特征在于：所述第二级太阳能集热系统（400）包络与第一级膨胀机（15）出口连接的第二级加热器（20）、与第二级加热器（20）出口连接的第二级太阳能集热器（22）、与第二级太阳能集热器（22）出口连接的第二循环泵（23）、与第二循环泵（23）的出口与第二级加热器（20）的入口相连通，所述第二级加热器（20）的出口连接第二级膨胀机（21），所述第二级膨胀机（21）的出口连接发电机（19）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310562736.7A CN116599231B (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310562736.7A CN116599231B (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116599231A true CN116599231A (zh) | 2023-08-15 |
| CN116599231B CN116599231B (zh) | 2024-02-20 |
Family
ID=87589281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310562736.7A Active CN116599231B (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116599231B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009030471A2 (de) * | 2007-09-04 | 2009-03-12 | Gesellschaft für Motoren und Kraftanlagen mbH | Vorrichtung zur energieumwandlung, kraft-wärme-kopplung mit einer derartigen vorrichtung und verfahren zum betreiben einer orc-anlage |
| CN104236161A (zh) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | 苏州新华软智能装备有限公司 | 一种余热回收利用系统 |
| CN106523056A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-03-22 | 华北电力大学（保定） | 一种有机工质朗肯循环系统 |
| CN106677988A (zh) * | 2017-02-16 | 2017-05-17 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种风光储能系统 |
| US20180355721A1 (en) * | 2016-02-14 | 2018-12-13 | Weilun Chen | Paired air pressure energy storage device, inspection method and balance detection mechanism thereof |
| CN109944773A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-28 | 西安交通大学 | 一种小区复合供能系统及方法 |
| CN110594111A (zh) * | 2019-10-25 | 2019-12-20 | 北京理工大学 | 太阳能跨临界二氧化碳朗肯循环与压缩空气储能耦合系统 |
| CN110849023A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-02-28 | 西安交通大学 | 一种压缩空气与热化学耦合储能的冷热电联产系统及方法 |
| CN113090507A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-09 | 西安交通大学 | 一种基于压缩空气储能和有机朗肯循环的冷热电联供系统与方法 |
| CN114483231A (zh) * | 2022-02-09 | 2022-05-13 | 西安交通大学 | 一种压缩空气储能系统及其控制方法 |
-
2023
- 2023-05-18 CN CN202310562736.7A patent/CN116599231B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009030471A2 (de) * | 2007-09-04 | 2009-03-12 | Gesellschaft für Motoren und Kraftanlagen mbH | Vorrichtung zur energieumwandlung, kraft-wärme-kopplung mit einer derartigen vorrichtung und verfahren zum betreiben einer orc-anlage |
| CN104236161A (zh) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | 苏州新华软智能装备有限公司 | 一种余热回收利用系统 |
| US20180355721A1 (en) * | 2016-02-14 | 2018-12-13 | Weilun Chen | Paired air pressure energy storage device, inspection method and balance detection mechanism thereof |
| CN106523056A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-03-22 | 华北电力大学（保定） | 一种有机工质朗肯循环系统 |
| CN106677988A (zh) * | 2017-02-16 | 2017-05-17 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种风光储能系统 |
| CN109944773A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-28 | 西安交通大学 | 一种小区复合供能系统及方法 |
| CN110594111A (zh) * | 2019-10-25 | 2019-12-20 | 北京理工大学 | 太阳能跨临界二氧化碳朗肯循环与压缩空气储能耦合系统 |
| CN110849023A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-02-28 | 西安交通大学 | 一种压缩空气与热化学耦合储能的冷热电联产系统及方法 |
| CN113090507A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-09 | 西安交通大学 | 一种基于压缩空气储能和有机朗肯循环的冷热电联供系统与方法 |
| CN114483231A (zh) * | 2022-02-09 | 2022-05-13 | 西安交通大学 | 一种压缩空气储能系统及其控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116599231B (zh) | 2024-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102758690B (zh) | 高效高压液态空气储能/释能系统 | |
| CN102758748B (zh) | 高压液态空气储能/释能系统 | |
| CN111305919A (zh) | 一种发电厂空气储能灵活性调峰系统及方法 | |
| CN105179033A (zh) | 一种利用低温冷能存储电能的系统及其运行方法 | |
| CN114060111B (zh) | 火电机组循环水余热利用的液态压缩空气储能方法及系统 | |
| CN114370720B (zh) | 一种基于超高温热泵的储能装置 | |
| CN216381532U (zh) | 一种压缩空气储能系统 | |
| CN112302746A (zh) | 一种高效利用压缩热的空气储能系统和方法 | |
| CN114465254A (zh) | 燃煤电站储能调峰系统 | |
| CN114353380B (zh) | 一种基于再压缩循环的超高温热泵储能系统 | |
| CN215890117U (zh) | 零碳冷力发电机 | |
| CN202811079U (zh) | 高效高压液态空气储能/释能系统 | |
| CN213807777U (zh) | 火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统 | |
| CN106677988B (zh) | 一种风光储能系统 | |
| CN116599231B (zh) | 一种无储热罐的耦合有机朗肯循环的压缩空气储能系统 | |
| CN114109543B (zh) | 利用汽轮机旁路补热的液态压缩空气储能方法及系统 | |
| CN115930475A (zh) | 一种热电联供的热泵储能系统 | |
| CN114934843A (zh) | 一种多能源高效互补集成的双压orc联合循环发电系统 | |
| CN114352372A (zh) | 一种利用液态天然气冷能的热泵储电方法 | |
| CN220015290U (zh) | 一种基于液化空气的核电厂储能系统 | |
| CN220687533U (zh) | 一种压缩空气储能末级空压机余热回收利用系统 | |
| CN220018284U (zh) | 压缩空气储能余热回收储热利用系统 | |
| CN219437459U (zh) | 一种数据中心的热储能系统 | |
| CN113824139B (zh) | 一种火电厂的卡诺电池储能改造方法及装置 | |
| CN220857691U (zh) | 一种热力电池系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |