CN208123884U - 一种深冷液化空气储能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种深冷液化空气储能系统，包括压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置、蓄冷装置和膨胀发电装置；其中的压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置和膨胀发电装置依次连接，气化装置通过蓄冷装置连接液化存储装置；蓄冷装置包括绝热壳和多个蓄冷罐，多个蓄冷罐均位于绝热壳内部，蓄冷装置结构紧凑，蓄冷罐内填充蓄冷介质，提高蓄冷效率，且占地面积小；本实用新型中多个蓄冷罐公用同一个绝热壳，大大减小了蓄冷装置与外界的接触面积，降低了蓄冷装置与外界的热量交换，减少了能量损失，提升了高品质冷能的储存时间；本实用新型中的蓄冷装置储存容量大，蓄冷品质高，制造安装容易实现，相对投资较小，能够提高系统的经济性。
Description
技术领域
本实用新型涉及储能技术领域，具体涉及一种深冷液化空气储能系统
背景技术
深冷液化空气储能技术是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动膨胀机发电的储能方式，液态空气储能系统具有储能容量较大、储能周期长、占地小不依赖于地理条件等优点。储能时，电能将空气压缩、冷却并液化，同时存储该过程中释放的热能，用于释能时加热空气；释能时，液态空气被加压、气化，推动膨胀发电机组发电，同时利用紧凑型蓄冷装置存储该过程的冷能，用于储能时冷却空气。
现有技术中的深冷液态空气储能系统中的多个蓄冷罐独立布置，每个蓄冷罐都具有单独的保温装置，且多个蓄冷罐之间需要管道和阀门连接，连接部位处于外部环境中，蓄冷罐及连接部分与外界环境有较大的能量交换，造成蓄冷罐内斜温层增加，加大了能量损失，致深冷液态空气储能系统的循环蓄冷效率低，且多个蓄冷罐占地面积大。
实用新型内容
为了克服上述现有技术中蓄冷效率低且占地面积大不足，本实用新型提供了一种深冷液化空气储能系统，包括压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置、蓄冷装置和膨胀发电装置；压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置和膨胀发电装置依次连接，气化装置通过蓄冷装置连接液化装置；蓄冷装置包括绝热壳和位于绝热壳内部的多个蓄冷罐；多个蓄冷罐通过串联、并联或串并联结合的方式连接，蓄冷罐内部填充蓄冷介质，绝热壳内部填充绝热材料，蓄冷装置结构紧凑，与外界环境的能量交换少，减少了能量损失，提高蓄冷效率，且占地面积小。
为了实现上述目的，本实用新型采取如下方案：
本实用新型提供一种深冷液化空气储能系统，包括压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置、蓄冷装置和膨胀发电装置；所述压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置和膨胀发电装置依次连接，所述气化装置通过蓄冷装置连接液化存储装置；
所述蓄冷装置包括绝热壳和位于绝热壳内部的多个蓄冷罐；所述多个蓄冷罐通过串联、并联或串并联结合的方式连接，所述蓄冷罐内部填充蓄冷介质，所述绝热壳内填充绝热材料。
所述压缩装置包括供能装置以及依次连接的过滤器、压缩机和分子筛纯化系统；
所述供能装置与压缩机连接，用于为压缩机供能；
所述供能装置采用汽轮机、燃气轮机或第一电动机。
所述液化存储装置包括液化装置和存储装置；
所述液化装置的输入端连接分子筛纯化系统，其输出端连接存储装置。
所述加压装置包括加压泵和与加压泵连接的第二电动机。
所述气化装置的输入端连接加压装置的输出端，其输出端连接膨胀发电装置。
所述液化装置、气化装置、蓄冷装置与液化装置之间的管道以及蓄冷装置与气化装置之间的管道中均填充有载冷介质。
所述膨胀发电装置包括依次连接的加热器、膨胀机组和发电机；
所述加热器的输入端连接气化装置，其输出端连接膨胀机组；
所述膨胀机组包括一级或多级膨胀机。
所述装置还包括蓄热装置，所述蓄热装置包括一个或多个蓄热罐；
当包括多个蓄热罐时，多个蓄热罐通过管道和阀门以并联形式连接。
所述蓄热装置通过管道连接压缩装置中的压缩机和膨胀发电装置中的加热器；
所述蓄热装置、蓄热装置与压缩机之间的管道、蓄热装置与加热器之间的管道以及加热器中均填充有蓄热介质。
与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有以下有益效果：
本实用新型提供的深冷液化空气储能系统，包括压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置、蓄冷装置和膨胀发电装置；其中的压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置和膨胀发电装置依次连接，气化装置通过蓄冷装置连接液化装置；蓄冷装置包括绝热壳和多个蓄冷罐，多个蓄冷罐均位于绝热壳内部，蓄冷装置结构紧凑，蓄冷罐内部填充蓄冷介质，绝热壳内填充绝热材料，提高蓄冷效率，且占地面积小；
本实用新型中多个蓄冷罐公用同一个绝热壳，大大减小了蓄冷装置与外界的接触面积，降低了蓄冷装置与外界的热量交换，减少了能量损失，提升了高品质冷能的储存时间；
本实用新型中的蓄冷装置中填充有蓄冷介质，为冷量存储提供载体，液化装置、气化装置、蓄冷装置与液化装置之间的管道以及蓄冷装置与气化装置之间的管道中均填充有载冷介质，为冷量传递的提供载体，提高了冷量存储效率；
本实用新型中的蓄热装置、蓄热装置与压缩机之间的管道、蓄热装置与加热器之间的管道以及加热器中均填充有蓄热介质，为热量存储提供载体，提高蓄热效率；
本实用新型中的蓄冷装置储存容量大，制造安装容易实现，相对投资较小，可有效降低系统的制造成本，提高系统的经济性。
附图说明
图1是本实用新型实施例中深冷液化空气储能系统结构图；
图2是本实用新型实施例中蓄冷装置结构图；
其中，1-过滤器，2-压缩机，3-分子筛纯化系统，4-液化装置，5-存储装置，6-加压装置，7-气化装置，8-蓄冷装置，9-加热器，10-膨胀机组，11-蓄热装置，12-绝热壳，13-第一蓄冷罐，14-第二蓄冷罐，15-第三蓄冷罐，16-第四蓄冷罐，17-阀门，18-管道。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型实施例提供一种深冷液化空气储能系统，其结构如图1所示，图1中M表示发电机；本实用新型实施例1提供的深冷液化空气储能系统具体包括压缩装置、液化存储装置、加压装置6、气化装置7、蓄冷装置8和膨胀发电装置；压缩装置、液化存储装置、加压装置6、气化装置7和膨胀发电装置依次连接，气化装置7通过蓄冷装置8连接液化装置4；
上述的蓄冷装置8包括绝热壳和位于绝热壳内部的多个蓄冷罐；多个蓄冷罐通过串联、并联或串并联结合的方式连接，蓄冷罐内部填充蓄冷介质，绝热壳内填充绝热材料。如图2，本实用新型实施例以4个蓄冷罐为例，即蓄冷装置8包括绝热壳12和位于绝热壳内部的第一蓄冷罐13、第二蓄冷罐14、第三蓄冷罐15和第四蓄冷罐16，四个蓄冷罐之间通过阀门17和管道18并联连接。
上述的压缩装置包括供能装置以及依次连接的过滤器1、压缩机2和分子筛纯化系统3；
其中的供能装置与压缩机2连接，用于为压缩机2供能；且供能装置采用汽轮机、燃气轮机或第一电动机；若采用第一电动机为压缩机功能。
过滤器1用于过滤常温常压气态空气中的颗粒物；
压缩机2将过滤后的常温常压气态空气进行压缩，得到高温中压气态空气，高温中压气态空气冷却后的常温中压气态空气进入分子筛纯化系统3；
分子筛纯化系统3通过吸附法去除常温中压气态空气中的水分、二氧化碳和烯烃。
液化存储装置包括液化装置4和存储装置5；
液化装置4将压缩装置中分子筛纯化系统3输出的常温中压气态空气进行液化，输出低温低压液态空气至存储装置5。
加压装置6包括加压泵和用于为加压泵供能的第二电动机。
加压泵将来自于液化存储装置中存储装置5的低温低压液态空气进行加压，输出低温高压液态空气至气化装置7。
气化装置7将加压泵输出的低温高压液态空气进行气化，输出常温高压气态空气至膨胀发电装置。
蓄冷装置8通过管道与液化装置4和气化装置7连接，用于存储气化装置7产生的冷量、和/或将存储的冷量释放至液化装置4；
蓄冷装置8中填充有蓄冷介质，蓄冷介质可以但不限定为金属、醇类、有机工质或石子；
液化装置4、气化装置7、蓄冷装置8与液化装置4之间的管道以及蓄冷装置8与气化装置7之间的管道中均填充有载冷介质，载冷介质可以但不限定为氟利昂、烃类物质或干燥空气。
高温中压气态空气的温度高于100℃，低温低压液态空气和低温高压液态空气的温度低于-50℃。
膨胀发电装置包括依次连接的加热器9、膨胀机组10和发电机M；
加热器9对膨胀机组10进行加热，来自于气化装置7的常温高压气态空气驱动膨胀机组做功，膨胀机组驱动发电机发电。
装置还包括蓄热装置11，蓄热装置11包括一个或多个蓄热罐；
当包括多个蓄热罐时，多个蓄热罐通过管道和阀门以并联形式连接。
蓄热装置11通过管道连接压缩装置中的压缩机2和膨胀发电装置中的加热器9，用于存储压缩机2产生的热量且将存储的热量释放至加热器9；
蓄热装置11、蓄热装置11与压缩机2之间的管道、蓄热装置11与加热器9之间的管道以及加热器9中均填充有蓄热介质；蓄热介质可以但不限定为导热油、二氧化碳、融熔盐或水。
本实用新型提供的上述深冷液化空气储能系统工作过程如下：
压缩机2将常温常压气态空气进行压缩，并将压缩得到的高温中压气态空气进行冷却，分子筛纯化系统3将冷却得到的常温中压气态空气输出至液化存储装置；
液化存储装置将常温中压气态空气液化，并将液化得到的低温低压液态空气进行存储；
加压装置6将来自于液化存储装置中存储装置5的低温低压液态空气加压，并输出低温高压液态空气至气化装置7；
气化装置7将低温高压液态空气气化，并输出常温高压气态空气至膨胀发电装置中的加热器9；
蓄冷装置8将气化装置7产生的冷量进行存储，并将存储的冷量释放至液化存储装置中的液化装置4；
加热器9对气化装置7输出的低温高压气体空气进行多级加热，加热器9输出的高温高压空气推动膨胀机组10做功，以驱动发电机发电。
压缩机2将常温常压气态空气进行压缩的过程中，通过蓄热装置11将压缩机2产生的热量进行存储；
通过加热器9对气化装置7输出的低温高压气体空气进行多级加热的过程中，通过蓄热装置8将其存储的热量释放至加热器9。
通过本实用新型实施例提供的深冷液化空气储能系统可以减小和外界的能量交换，提高蓄冷效率，且减小了蓄冷装置的占地面积。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种深冷液化空气储能系统，其特征在于，包括压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置、蓄冷装置和膨胀发电装置；所述压缩装置、液化存储装置、加压装置、气化装置和膨胀发电装置依次连接，所述气化装置通过蓄冷装置连接液化存储装置；
所述蓄冷装置包括绝热壳和位于绝热壳内部的多个蓄冷罐；所述多个蓄冷罐通过串联、并联或串并联结合的方式连接，所述蓄冷罐内部填充蓄冷介质，所述绝热壳内部填充绝热材料。
2.根据权利要求1所述的深冷液化空气储能系统，其特征在于，所述压缩装置包括供能装置以及依次连接的过滤器、压缩机和分子筛纯化系统；
所述供能装置与压缩机连接，用于为压缩机供能；
所述供能装置采用汽轮机、燃气轮机或第一电动机。
3.根据权利要求2所述的深冷液化空气储能系统，其特征在于，所述液化存储装置包括液化装置和存储装置；
所述液化装置的输入端连接分子筛纯化系统，其输出端连接存储装置。
4.根据权利要求3所述的深冷液化空气储能系统，其特征在于，所述加压装置包括加压泵和与加压泵连接的第二电动机。
5.根据权利要求4所述的深冷液化空气储能系统，其特征在于，所述气化装置的输入端连接加压装置的输出端，其输出端连接膨胀发电装置。
6.根据权利要求5所述的深冷液化空气储能系统，其特征在于，所述液化装置、气化装置、蓄冷装置与液化装置之间的管道以及蓄冷装置与气化装置之间的管道中均填充有载冷介质。
7.根据权利要求1所述的深冷液化空气储能系统，其特征在于，所述膨胀发电装置包括依次连接的加热器、膨胀机组和发电机；
所述加热器的输入端连接气化装置，其输出端连接膨胀机组；
所述膨胀机组包括一级或多级膨胀机。
8.根据权利要求1所述的深冷液化空气储能系统，其特征在于，所述装置还包括蓄热装置，所述蓄热装置包括一个或多个蓄热罐；
当包括多个蓄热罐时，多个蓄热罐通过管道和阀门以并联形式连接。
9.根据权利要求8所述的深冷液化空气储能系统，其特征在于，所述蓄热装置通过管道连接压缩装置中的压缩机和膨胀发电装置中的加热器；
所述蓄热装置、蓄热装置与压缩机之间的管道、蓄热装置与加热器之间的管道以及加热器中均填充有蓄热介质。
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