專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型流程的超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及能量?jī)?chǔ)存技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種新型流程的超臨界空氣儲(chǔ)能/釋能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力儲(chǔ)能技術(shù)是目前調(diào)整電網(wǎng)峰谷、改善電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性的重要手段，是制約不穩(wěn)定、間歇式的可再生能源大規(guī)模利用的最重要瓶頸之一，也是分布式能源和智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。目前已有電力儲(chǔ)能技術(shù)包括抽水蓄能電站、壓縮空氣、蓄電池、超導(dǎo)磁能、飛輪和電容等。但由于容量、儲(chǔ)能周期、能量密度、充放電效率、壽命、運(yùn)行費(fèi)用、環(huán)保等原因，目前已在大型商業(yè)系統(tǒng)中運(yùn)行的只有抽水電站和壓縮空氣兩種。傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)是基于燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)的一種儲(chǔ)能系統(tǒng)。在用電低谷，將空氣壓縮并存于儲(chǔ)氣室中，使電能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能存儲(chǔ)起來(lái)；在用電高峰，高壓空氣從儲(chǔ)氣室釋放，進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室同燃料一起燃燒，然后驅(qū)動(dòng)透平發(fā)電。壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)具有儲(chǔ)能容量較大、儲(chǔ)能周期長(zhǎng)、效率高(50% 70%)和單位投資相對(duì)較小等優(yōu)點(diǎn)，但是，傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)不是一項(xiàng)獨(dú)立的技術(shù)，它必須同燃?xì)廨啓C(jī)電站配套使用，不能適合其他類(lèi)型，如燃煤電站、核電站、風(fēng)能和太陽(yáng)能等電站，特別不適合我國(guó)以燃煤發(fā)電為主，不提倡燃?xì)馊加桶l(fā)電的能源戰(zhàn)略。而且，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)仍然依賴(lài)燃燒化石燃料提供熱源，一方面面臨化石燃料逐漸枯竭和價(jià)格上漲的威脅，另一方面其燃燒仍然產(chǎn)生氮化物、硫化物和二氧化碳等污染物，不符合綠色(零排放)、可再生的能源發(fā)展要求。更為致命的是，由于儲(chǔ)能密度低，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)也需要特定的地理?xiàng)l件建造大型儲(chǔ)氣室，如巖石洞穴、鹽洞、廢棄礦井等，從而大大限制了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。為解決傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題，特別是對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的依賴(lài)問(wèn)題，最近幾年國(guó)內(nèi)外學(xué)者分別開(kāi)展了地面壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(SVCAES)、帶回?zé)岬膲嚎s空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(AACAES)、空氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(CASH)等，使壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)基本可以脫離化石燃料燃燒熱源。但由于不采用化石燃料熱源，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量密度更低，更加凸顯了對(duì)大型儲(chǔ)氣室依賴(lài)，同時(shí)效率也不夠高，必須找到合理的解決辦法，才能使空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)得到更 廣泛而又有效地利用。近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所發(fā)展了超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，它利用空氣的超臨界條件下的性質(zhì)，解決傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能存在的主要技術(shù)瓶頸。但是超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)仍然存在儲(chǔ)存容器體積大占地多、效率不高的問(wèn)題，單一依賴(lài)節(jié)流閥液化的不可逆損失較大，系統(tǒng)流程不夠合理，能量利用不充分，導(dǎo)致系統(tǒng)效率較低(大約只有65%左右)。本實(shí)用新型提出一種新型流程的超臨界空氣儲(chǔ)能/釋能系統(tǒng)，進(jìn)一步提升空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能，同時(shí)降低成本。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是公開(kāi)一種新型流程的超臨界空氣儲(chǔ)能/釋能系統(tǒng)，它利用系統(tǒng)流程創(chuàng)新，提升超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)性能，適合于各種類(lèi)型電站和電網(wǎng)儲(chǔ)能。使用膨脹機(jī)或膨脹機(jī)與節(jié)流閥的組合后，可以有效利用氣體的壓力能，實(shí)現(xiàn)高品位能量的綜合梯級(jí)利用，有利于提高系統(tǒng)液化率，擺脫外界的冷量補(bǔ)充，從而明顯提高系統(tǒng)效率。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:新型流程的超臨界空氣儲(chǔ)能/釋能系統(tǒng)包括壓縮機(jī)組、蓄熱/換熱器組、蓄冷/換熱器組、膨脹機(jī)組、低溫儲(chǔ)罐、閥門(mén)、低溫泵、渦輪機(jī)組、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)單元及多根管線(xiàn)。它與超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的顯著區(qū)別之一在于用膨脹機(jī)或膨脹機(jī)和節(jié)流閥的組合代替節(jié)流閥，膨脹機(jī)通過(guò)齒輪箱或聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，顯著提升系統(tǒng)效率，通過(guò)蓄熱和蓄冷換熱器組的應(yīng)用減少材料消耗，降低系統(tǒng)成本。另一顯著區(qū)別在于，蓄熱/換熱器組，至少包括兩個(gè)處于不同的工作壓力下的蓄熱/換熱器，儲(chǔ)存取自壓縮系統(tǒng)間冷的熱量，并供渦輪機(jī)組使用；以及蓄冷/換熱器組至少包括兩個(gè)處于不同的工作壓力下的蓄冷/換熱器，儲(chǔ)存儲(chǔ)能和釋能過(guò)程的冷量，通過(guò)不同壓力設(shè)計(jì)，可以節(jié)約材料，降低系統(tǒng)造價(jià)。技術(shù)方案具體為:一種新型流程超臨界空氣儲(chǔ)能/釋能系統(tǒng)，包括動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、壓縮機(jī)組、低溫儲(chǔ)罐、低溫泵、渦輪機(jī)組、動(dòng)力輸出單元，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括蓄熱/換熱器組，所述蓄熱/換熱器組與壓縮機(jī)組和渦輪機(jī)組相配套，至少包括兩個(gè)蓄熱/換熱器，分別處于不同的工作壓力下，系統(tǒng)儲(chǔ)能時(shí)儲(chǔ)存取自壓縮機(jī)組間冷的熱量和末級(jí)排氣熱量，系統(tǒng)釋能時(shí)用以加熱渦輪機(jī)組的工作氣體；所述系統(tǒng)還包括蓄冷/換熱器組，所述蓄冷/換熱器組與膨脹機(jī)組和渦輪機(jī)組相配套，至少包括兩個(gè)蓄冷/換熱器，分別處于不同的工作壓力下，儲(chǔ)存系統(tǒng)儲(chǔ)能和釋能過(guò)程的冷量；所述系統(tǒng)還包括膨脹機(jī)組，系統(tǒng)儲(chǔ)能時(shí)所述壓縮機(jī)組、將空氣壓縮至超臨界狀態(tài)后，通過(guò)所述膨脹機(jī)組或所述膨脹機(jī)組與節(jié)流閥的組合將超臨界空氣降溫降壓至液態(tài)，液態(tài)空氣儲(chǔ)存至所述低溫儲(chǔ)罐中；所述膨脹機(jī)組與壓縮機(jī)組中的至少一臺(tái)壓縮機(jī)同軸連接，或通過(guò)變速箱連接提供動(dòng)力，或?yàn)槠渌O(shè)備供電或提供動(dòng)力；所述系統(tǒng)分為儲(chǔ)能子系統(tǒng)和釋能子系統(tǒng):所述儲(chǔ)能子系統(tǒng)中，所述驅(qū)動(dòng)單元、壓縮機(jī)組、蓄熱/換熱器組、膨脹機(jī)組、蓄冷/換熱器組、節(jié)流閥、低溫儲(chǔ)罐經(jīng)一管線(xiàn)組依次順序聯(lián)通；所述釋能子系統(tǒng)中，所述低溫儲(chǔ)罐、調(diào)節(jié)閥、低溫泵、蓄冷/換熱器組、蓄熱/換熱器組、渦輪機(jī)組、發(fā)電機(jī)經(jīng)另一管線(xiàn)組依次順序聯(lián)通；所述壓縮機(jī)組包括至少兩臺(tái)壓縮機(jī)，相互串聯(lián)或集成為整體多級(jí)壓縮機(jī)組，其中第一級(jí)壓縮機(jī)的進(jìn)氣口接空氣源，上一級(jí)壓縮機(jī)出口經(jīng)管線(xiàn)穿過(guò)對(duì)應(yīng)壓力的蓄熱/換熱器后與下一級(jí)壓縮機(jī)的進(jìn)氣口相連，最后一級(jí)壓縮機(jī)的出氣口經(jīng)管線(xiàn)穿過(guò)所述蓄熱/換熱器組的高壓蓄熱/換熱器，先后進(jìn)入膨脹機(jī)組和蓄冷/換熱器組后經(jīng)過(guò)管線(xiàn)進(jìn)入低溫儲(chǔ)罐；所述渦輪機(jī)組包括至少一臺(tái)渦輪機(jī)，相互串聯(lián)或集成為整體多級(jí)渦輪機(jī)組，所述低溫儲(chǔ)罐中的液態(tài)空氣經(jīng)管線(xiàn)依次通過(guò)調(diào)節(jié)閥、低溫泵、蓄冷/換熱器組、蓄熱/換熱器組轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)的空氣后通入渦輪機(jī)組，各級(jí)渦輪機(jī)中，上一級(jí)渦輪機(jī)的出氣口經(jīng)管線(xiàn)穿過(guò)所述蓄熱/換熱器組中的一個(gè)吸熱后與下一級(jí)渦輪機(jī)的進(jìn)氣口相聯(lián)通，最后一級(jí)渦輪機(jī)的出氣口通大氣。優(yōu)選地，所述膨脹機(jī)組包括至少一臺(tái)膨脹機(jī)；所述膨脹機(jī)組可通過(guò)變速箱直接驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)組中的某一級(jí)；所述驅(qū)動(dòng)單元與壓縮機(jī)組的傳動(dòng)軸固接；所述動(dòng)力輸出單元與渦輪機(jī)組的傳動(dòng)軸固接。優(yōu)選地，所述低溫儲(chǔ)罐為杜瓦儲(chǔ)罐或低溫儲(chǔ)槽，儲(chǔ)存介質(zhì)是液態(tài)空氣。優(yōu)選地，所述蓄熱/換熱器組為絕熱保溫容器，蓄熱介質(zhì)儲(chǔ)存在容器中，超臨界空氣在其中與蓄熱介質(zhì)直接接觸換熱或非直接接觸換熱，蓄熱方式為顯熱、潛熱蓄熱中的一種或組合；儲(chǔ)能時(shí)，蓄熱/換熱器組回收并儲(chǔ)存壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮熱，釋能時(shí)，加熱進(jìn)各級(jí)渦輪機(jī)前的壓縮空氣。優(yōu)選地，所述蓄冷/換熱器組為絕熱保溫容器，蓄冷介質(zhì)存儲(chǔ)在容器中，超臨界空氣或液態(tài)空氣在其中與蓄冷介質(zhì)直接接觸換熱或非直接接觸換熱，其蓄冷形式是顯熱蓄冷或固液相變蓄冷中的一種或組合；儲(chǔ)能時(shí)，蓄冷/換熱器將超臨界空氣冷卻至81K-150K，釋能時(shí)，回收并儲(chǔ)存液態(tài)空氣升溫過(guò)程中釋放的冷量。優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)單元，是以電網(wǎng)或電站低谷電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、水電或潮汐發(fā)電其中的一種或多種電源帶動(dòng)的電機(jī)。優(yōu)選地，所述蓄熱過(guò)熱器還設(shè)有與外界熱源相聯(lián)通的管線(xiàn)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:代替節(jié)流閥的膨脹機(jī)與壓縮機(jī)同軸或通過(guò)齒輪箱互聯(lián)傳動(dòng)，儲(chǔ)能效率比超臨界空氣系統(tǒng)提高、系統(tǒng)成本降低10%左右，具有廣闊的使用前景。

圖1為本實(shí)用新型的新型流程的超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的新型流程的超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型的新型流程的超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，采用電站低谷(低價(jià))電能將空氣壓縮至超臨界狀態(tài)(同時(shí)存儲(chǔ)壓縮熱)，然后利用膨脹機(jī)組使空氣降溫降壓同時(shí)回收膨脹功提高效率，此過(guò)程中膨脹機(jī)與壓縮機(jī)同軸或通過(guò)齒輪箱互聯(lián)，有助于提高效率降低成本，利用已存儲(chǔ)的冷能將壓縮空氣冷卻、液化并存儲(chǔ)(儲(chǔ)能)；在用電高峰，液態(tài)空氣加壓吸熱至超臨界狀態(tài)(同時(shí)液態(tài)空氣中的冷能被回收存儲(chǔ))，并進(jìn)一步吸收存儲(chǔ)的壓縮熱后通過(guò)渦輪機(jī)組驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電(釋能)，在此過(guò)程中一些工業(yè)廢熱可以被回收以提高系統(tǒng)效率。實(shí)施例:圖1為本實(shí)用新型的新型流程的超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)施例1。包括壓縮組Cl、C2，蓄熱/換熱器組2、5，膨脹機(jī)組El、E2、蓄冷/換熱器組8、10，低溫儲(chǔ)罐15，閥門(mén)13、17，低溫泵19，渦輪機(jī)組11、了2，發(fā)電機(jī)29，驅(qū)動(dòng)電機(jī)32，管線(xiàn)4、1、3、4、6、7、9、11、12、14、16、18、20、21、22、23、24、25、27、28 等。驅(qū)動(dòng)電機(jī)32與壓縮機(jī)組Cl、C2的共有傳動(dòng)軸固接，發(fā)電機(jī)29與渦輪機(jī)組Tl、T2的共有傳動(dòng)軸固接。壓縮機(jī)組C1、C2經(jīng)管線(xiàn)1、3、4、6分別與蓄熱/換熱器組2、5相連。低壓壓縮機(jī)Cl入口接空氣。經(jīng)過(guò)蓄熱/換熱器5的超臨界空氣經(jīng)管線(xiàn)6、7、9、11通過(guò)蓄冷/換熱器組8、10和膨脹機(jī)組El、E2降溫降壓，再經(jīng)過(guò)節(jié)流閥13液化。蓄熱/換熱器組2、5和蓄熱過(guò)熱器26經(jīng)管線(xiàn)22、23、24、25、27分別與膨脹機(jī)組T1、T2相連，低壓渦輪Tl的氣體出口通大氣。蓄熱過(guò)熱器26經(jīng)管線(xiàn)30、31與外界熱源相通連。儲(chǔ)能時(shí)，利用驅(qū)動(dòng)單元32驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)組Cl、C2，將一定量的空氣壓縮至超臨界狀態(tài)，每級(jí)的壓縮熱被回收并存儲(chǔ)在蓄熱/換熱器組2、5的相應(yīng)罐體中；然后一定參數(shù)的空氣進(jìn)入蓄冷/換熱器組8、10中冷卻，再經(jīng)過(guò)膨脹機(jī)組El、Ε2膨脹降溫降壓后，進(jìn)一步經(jīng)過(guò)蓄冷換熱器組或直接通過(guò)節(jié)流閥13或直接由膨脹機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)空氣進(jìn)入低溫儲(chǔ)罐存儲(chǔ)15 ；釋能時(shí)，低溫泵19對(duì)液態(tài)空氣加壓到一定壓力，高壓液態(tài)空氣在蓄冷/換熱器組8、10中升溫至超臨界狀態(tài)并回收冷能，在蓄熱/換熱器組2、5和過(guò)熱器26中吸收壓縮熱使空氣進(jìn)一步升溫，然后進(jìn)入渦輪機(jī)組Tl、Τ2做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)29發(fā)電。圖2為本實(shí)用新型的新型流程的超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)施例2。其結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1基本相同，但膨脹機(jī)均位于蓄冷/換熱器8、10之前，經(jīng)過(guò)膨脹機(jī)組后的低溫空氣進(jìn)入蓄冷/換熱器組冷卻后進(jìn)入節(jié)流閥13進(jìn)一步液化。其他工作流程同實(shí)施例1類(lèi)似。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不因此而限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種新型流程的超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元(32)、壓縮機(jī)組(Cl、C2)、低溫儲(chǔ)罐(15)、低溫泵(19)、渦輪機(jī)組(T1、T2)、動(dòng)力輸出單元(29)，其特征在于: 所述系統(tǒng)還包括蓄熱/換熱器組(2、5)，所述蓄熱/換熱器組(2、5)與壓縮機(jī)組(Cl、C2)和渦輪機(jī)組(T1、T2)相配套，至少包括兩個(gè)蓄熱/換熱器，分別處于不同的工作壓力下，系統(tǒng)儲(chǔ)能時(shí)儲(chǔ)存取自壓縮機(jī)組(Cl、C2)間冷的熱量和末級(jí)排氣熱量，系統(tǒng)釋能時(shí)用以加熱渦輪機(jī)組(Tl、Τ2)的工作氣體； 所述系統(tǒng)還包括蓄冷/換熱器組(8、10)，所述蓄冷/換熱器組(8、10)與膨脹機(jī)組(Ε1、Ε2)和渦輪機(jī)組(Τ1、Τ2)相配套，至少包括兩個(gè)蓄冷/換熱器，分別處于不同的工作壓力下，儲(chǔ)存系統(tǒng)儲(chǔ)能和釋能過(guò)程的冷量； 所述系統(tǒng)還包括膨脹機(jī)組(El、Ε2)，系統(tǒng)儲(chǔ)能時(shí)所述壓縮機(jī)組(Cl、C2)將空氣壓縮至超臨界狀態(tài)后，通過(guò)所述膨脹機(jī)組(Ε1、Ε2)或所述膨脹機(jī)組(Ε1、Ε2)與節(jié)流閥(13)的組合將超臨界空氣降溫降壓至液態(tài)，液態(tài)空氣儲(chǔ)存至所述低溫儲(chǔ)罐(15)中；所述膨脹機(jī)組(Ε1、Ε2)與壓縮機(jī)組(C1、C2)中的至少一臺(tái)壓縮機(jī)同軸連接，或通過(guò)變速箱(33)連接提供動(dòng)力，或?yàn)槠渌O(shè)備供電或提供動(dòng)力； 所述系統(tǒng)分為儲(chǔ)能子系統(tǒng)和釋能子系統(tǒng):所述儲(chǔ)能子系統(tǒng)中，所述驅(qū)動(dòng)單元(32)、壓縮機(jī)組(Cl、C2)、蓄熱/換熱器組(2、5)、膨 脹機(jī)組(El、E2)、蓄冷/換熱器組(8、10)、節(jié)流閥(13)、低溫儲(chǔ)罐(15)經(jīng)一管線(xiàn)組(1、3、4、6、7、9、11、12、14)依次順序聯(lián)通；所述釋能子系統(tǒng)中，所述低溫儲(chǔ)罐(15)、調(diào)節(jié)閥(17)、低溫泵(19)、蓄冷/換熱器組(8、10)、蓄熱/換熱器組(2、5)、渦輪機(jī)組(T1、T2)、發(fā)電機(jī)(29)經(jīng)另一管線(xiàn)組(16、18、20、21、22、23、24、25、27、28)依次順序聯(lián)通； 所述壓縮機(jī)組(C1、C2)包括至少兩臺(tái)壓縮機(jī)，相互串聯(lián)或集成為整體多級(jí)壓縮機(jī)組，其中第一級(jí)壓縮機(jī)(Cl)的進(jìn)氣口接空氣源(A)，上一級(jí)壓縮機(jī)出口經(jīng)管線(xiàn)穿過(guò)對(duì)應(yīng)壓力的蓄熱/換熱器(2)后與下一級(jí)壓縮機(jī)的進(jìn)氣口相連，最后一級(jí)壓縮機(jī)的出氣口經(jīng)管線(xiàn)(4)穿過(guò)所述蓄熱/換熱器組的高壓蓄熱/換熱器(5)，先后進(jìn)入膨脹機(jī)組(E1、E2)和蓄冷/換熱器組(8、10)后經(jīng)過(guò)管線(xiàn)(12、14)進(jìn)入低溫儲(chǔ)罐(15)； 所述渦輪機(jī)組(T1、T2)包括至少一臺(tái)渦輪機(jī)，相互串聯(lián)或集成為整體多級(jí)渦輪機(jī)組，所述低溫儲(chǔ)罐(15)中的液態(tài)空氣經(jīng)管線(xiàn)依次通過(guò)調(diào)節(jié)閥(17)、低溫泵(19)、蓄冷/換熱器組(10、8)、蓄熱/換熱器組(5、2)轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)的空氣后通入渦輪機(jī)組，各級(jí)渦輪機(jī)中，上一級(jí)渦輪機(jī)的出氣口經(jīng)管線(xiàn)穿過(guò)所述蓄熱/換熱器組中的一個(gè)吸熱后與下一級(jí)渦輪機(jī)的進(jìn)氣口相聯(lián)通，最后一級(jí)渦輪機(jī)(Tl)的出氣口通大氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于:所述膨脹機(jī)組(Ε1、Ε2)包括至少一臺(tái)膨脹機(jī)；所述膨脹機(jī)組(Ε1、Ε2)可通過(guò)變速箱(33)直接驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)組(Cl、C2)中的某一級(jí)；所述驅(qū)動(dòng)單元(32)與壓縮機(jī)組(Cl、C2)的傳動(dòng)軸固接；所述動(dòng)力輸出單元(29)與渦輪機(jī)組(Tl、Τ2)的傳動(dòng)軸固接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于:所述低溫儲(chǔ)罐(15)為杜瓦儲(chǔ)罐或低溫儲(chǔ)槽，儲(chǔ)存的介質(zhì)是液態(tài)空氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄熱/換熱器組(2、5)為絕熱保溫容器，蓄熱介質(zhì)儲(chǔ)存在容器中，超臨界空氣在其中與蓄熱介質(zhì)直接接觸換熱或非直接接觸換熱，蓄熱方式為顯熱、潛熱蓄熱中的一種或組合；儲(chǔ)能時(shí)，蓄熱/換熱器組(2、5)回收并儲(chǔ)存壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮熱，釋能時(shí)，加熱進(jìn)各級(jí)渦輪機(jī)前的壓縮空氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄冷/換熱器組(8、10)為絕熱保溫容器，蓄冷介質(zhì)存儲(chǔ)在容器中，超臨界空氣或液態(tài)空氣在其中與蓄冷介質(zhì)直接接觸換熱或非直接接觸換熱，其蓄冷形式是顯熱蓄冷或固液相變蓄冷中的一種或組合；儲(chǔ)能時(shí)，蓄冷/換熱器(8、10)將超臨界空氣冷卻至81K-150K，釋能時(shí)，回收并儲(chǔ)存液態(tài)空氣升溫過(guò)程中釋放的冷量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)單元(32)，是以電網(wǎng)或電站低谷電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、水電或潮汐發(fā)電中的一種或多種電源帶動(dòng)的電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄熱過(guò)熱器(26)還設(shè)有與外界熱源相聯(lián)通 的管線(xiàn)(30、31)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型流程的超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，它采用電站低谷(低價(jià))電將空氣壓縮至超臨界狀態(tài)(同時(shí)存儲(chǔ)壓縮熱)，利用膨脹機(jī)使空氣降溫同時(shí)回收膨脹功驅(qū)動(dòng)一級(jí)壓縮機(jī)提高系統(tǒng)效率，并利用已存儲(chǔ)的冷能將超臨界空氣冷卻、液化并存儲(chǔ)(儲(chǔ)能)；在用電高峰，液態(tài)空氣經(jīng)過(guò)加壓、吸熱至超臨界(同時(shí)回收冷能)，并在進(jìn)一步吸收壓縮熱或其他工業(yè)余熱、太陽(yáng)能集中供熱等后通過(guò)渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電(釋能)。本實(shí)用新型的系統(tǒng)具有能量密度高、效率高、不受儲(chǔ)能周期和地理?xiàng)l件限制、適用于各種電站(包括風(fēng)能等可再生能源電站)、對(duì)環(huán)境友好、可回收中低溫(熱值)廢熱等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F02C6/16GK202970911SQ201220723988
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者許劍, 陳海生, 盛勇, 劉金超, 譚春青 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所