本發(fā)明涉及深冷液化空氣的儲能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用低溫氣態(tài)蓄冷工質(zhì)的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

深冷液化空氣儲能技術(shù)是指在電網(wǎng)負荷低谷期將電能用于壓縮空氣，將空氣高壓密封在報廢礦井、沉降的海底儲氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲氣井中，在電網(wǎng)負荷高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機發(fā)電的儲能方式，液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)具有儲能容量較大、儲能周期長、占地小不依賴于地理條件等優(yōu)點。儲能時，電能將空氣壓縮、冷卻并液化，同時存儲該過程中釋放的熱能，用于釋能時加熱空氣；釋能時，液態(tài)空氣被加壓、氣化，推動膨脹發(fā)電機組發(fā)電，同時存儲該過程的冷能，用于儲能時冷卻空氣。

但現(xiàn)有的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)還存在以下缺陷：現(xiàn)有的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)中，往往直接將冷能輸入到儲冷裝置中，導(dǎo)致所儲存的冷能損失很大，因此深冷液化空氣儲能系統(tǒng)中，所儲存的冷能品質(zhì)不高，冷能浪費嚴重。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中深冷液化空氣的儲能系統(tǒng)中存在的所儲存的冷能品質(zhì)不高、且冷能浪費嚴重的技術(shù)缺陷。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種利用低溫氣態(tài)蓄冷工質(zhì)的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)，包括：

能量輸入裝置，用于為儲能系統(tǒng)中輸入能量；

第一空氣壓縮裝置，受所述能量輸入裝置驅(qū)動將氣態(tài)空氣進行一級壓縮；

空氣凈化裝置，對一級壓縮的所述氣態(tài)空氣進行凈化；

第二空氣壓縮裝置，受所述能量輸入裝置驅(qū)動對經(jīng)過一級壓縮的所述氣態(tài)空氣進行二級壓縮成液態(tài)空氣，并收集至液態(tài)空氣儲罐中；

熱能回收裝置，對一級壓縮和二級壓縮過程中產(chǎn)生的熱能進行收集，并在氣化過程中將收集的熱量輸入到氣化裝置中；

氣化裝置，對液態(tài)空氣加壓，并接收所述熱能回收裝置提供的熱能，以使液態(tài)空氣氣化；

冷能回收裝置，對所述氣化裝置中液態(tài)空氣氣化過程中產(chǎn)生的冷能進行收集，并能夠?qū)⑹占睦淠茌敵鲋恋谝豢諝鈮嚎s裝置中；

膨脹機組，受所述液態(tài)空氣氣化驅(qū)動膨脹做功；

發(fā)電機組，所述發(fā)電機組的輸入軸與所述膨脹機組的輸出軸相連接；

所述冷能回收裝置包括冷能存儲裝置、與所述冷能存儲裝置相連接的換熱器；

所述換熱器與常溫工質(zhì)存儲裝置和低溫工質(zhì)存儲裝置分別連通；釋能過程中，所述冷能存儲裝置中的冷能通過換熱器將冷能交換給所述低溫工質(zhì)存儲裝置中，常溫儲冷工質(zhì)由所述常溫工質(zhì)存儲裝置進入所述低溫工質(zhì)存儲裝置中變?yōu)榈蜏貎涔べ|(zhì)；儲能過程中，低溫儲冷工質(zhì)由低溫工質(zhì)存儲裝置經(jīng)過所述換熱器與所述冷能存儲裝置發(fā)生熱交換，使所述冷能存儲裝置接收冷能，低溫儲冷工質(zhì)變?yōu)槌貎涔べ|(zhì)并進入到所述常溫工質(zhì)存儲裝置中。

上述的利用低溫氣態(tài)蓄冷工質(zhì)的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)中，所述儲冷工質(zhì)為惰性氣體。

上述的利用低溫氣態(tài)蓄冷工質(zhì)的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)中，所述儲冷工質(zhì)為氦氣。

上述的利用低溫氣態(tài)蓄冷工質(zhì)的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)中，所述能量輸入裝置為電動機，其將電能轉(zhuǎn)化為機械能并帶動所述第一空氣壓縮裝置和第二空氣壓縮裝置和液化裝置做功。

上述的利用低溫氣態(tài)蓄冷工質(zhì)的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)中，所述第一空氣壓縮裝置為低壓壓縮機；

所述第二空氣壓縮裝置和液化裝置為高壓壓縮機。

上述的利用低溫氣態(tài)蓄冷工質(zhì)的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)中，所述膨脹機組至少為兩級膨脹機組，其中每個膨脹機之間的壓力值相同或不同。

上述的利用低溫氣態(tài)蓄冷工質(zhì)的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)中，所述熱能回收裝置和所述氣化裝置之間通過換熱器相連；

所述冷能回收裝置和所述第二空氣壓縮裝置和液化裝置之間通過所述換熱器相連。

本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明提供的利用低溫氣態(tài)蓄冷工質(zhì)的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)中，通過所述冷能存儲裝置的設(shè)置，使得冷能可以通過換熱器暫存在低溫工質(zhì)存儲裝置中的儲冷工質(zhì)中，并且配合惰性氣體特別是氦氣，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，凝固點低、沸點高的特性，使得損失減小，進而保證了冷能存儲裝置中的冷能品質(zhì)，降低了冷能浪費。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例2中的利用低溫氣態(tài)蓄冷工質(zhì)的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)的原理示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例2中冷能回收裝置的使用原理示意圖。

附圖標記說明：

1-能量輸入裝置；2-第一空氣壓縮裝置；3-空氣凈化裝置；4-第二空氣壓縮裝置和液化裝置；5-液態(tài)空氣儲罐；6-氣化裝置；7-膨脹機組；9-冷能回收裝置；91-冷能存儲裝置；92-常溫工質(zhì)存儲裝置；93-低溫工質(zhì)存儲裝置；10-換熱器。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

此外，下面所描述的本發(fā)明不同實施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

實施例1

本實施例提供一種利用低溫氣態(tài)蓄冷工質(zhì)的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)，以下結(jié)合圖1對本實施例的儲能系統(tǒng)進行詳細的說明：

本實施例的使用液態(tài)空氣作為工質(zhì)的儲能系統(tǒng)中包括：能量輸入裝置1，即電動機，其將電能轉(zhuǎn)化為機械能并帶動第一空氣壓縮裝置2和第二空氣壓縮裝置4做功，其中第一空氣壓縮裝置2為低壓壓縮機；第二空氣壓縮裝置4為高壓壓縮機。還包括熱能回收裝置、氣化裝置6、冷能回收裝置9、膨脹機組7和發(fā)電機組。

以下結(jié)合圖1詳細說明本實施例的利用低溫氣態(tài)蓄冷工質(zhì)的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)的儲能流程：

第一空氣壓縮裝置2受所述能量輸入裝置1驅(qū)動將氣態(tài)空氣進行一級壓縮，此時經(jīng)過一級壓縮的空氣仍為氣態(tài)，而后被一級壓縮后的氣體通過空氣凈化裝置3凈化后再進行二級壓縮，第二空氣壓縮裝置和液化裝置4將經(jīng)過凈化后的空氣在低溫高壓的環(huán)境下壓縮成液態(tài)空氣，并將液態(tài)空氣收集到液態(tài)空氣儲罐5中。在一級和二級壓縮過程進行的同時，熱能回收裝置對一級和二級壓縮過程中產(chǎn)生的熱能進行收集儲存。能量輸入裝置1即電動機所消耗的機械能，轉(zhuǎn)化為了液態(tài)空氣的內(nèi)能，由此完成了能量的儲存過程。

與此同時，所述冷能存儲裝置91中的冷能通過換熱器10將冷能交換給所述低溫工質(zhì)存儲裝置93中，常溫儲冷工質(zhì)由所述常溫工質(zhì)存儲裝置92進入所述低溫工質(zhì)存儲裝置93中變?yōu)榈蜏貎涔べ|(zhì)。冷能存儲裝置91中的冷能能夠輸出，并為一級和二級壓縮提供低溫環(huán)境。

參考圖2詳細說明本實施例中冷能回收裝置9的設(shè)置方式：

冷能回收裝置9對所述氣化裝置6中液態(tài)空氣氣化過程中產(chǎn)生的冷能進行收集，并能夠?qū)⑹占睦淠茌敵鲋恋谝豢諝鈮嚎s裝置4中；具體地，冷能回收裝置9包括冷能存儲裝置91、與所述冷能存儲裝置91相連接的換熱器10；所述換熱器10與常溫工質(zhì)存儲裝置92和低溫工質(zhì)存儲裝置93分別連通，儲冷工質(zhì)可以經(jīng)過換熱器10由常溫工質(zhì)存儲裝置92流動至低溫工質(zhì)存儲裝置93，或逆向流動，從而在換熱器10中完成于冷能存儲裝置91的換熱過程。其工作原理是：

釋能過程中，所述冷能存儲裝置91中的冷能通過換熱器10將冷能交換給所述低溫工質(zhì)存儲裝置93中，常溫儲冷工質(zhì)由所述常溫工質(zhì)存儲裝置92進入所述低溫工質(zhì)存儲裝置93中變?yōu)榈蜏貎涔べ|(zhì)；

儲能過程中，低溫儲冷工質(zhì)由低溫工質(zhì)存儲裝置93經(jīng)過所述換熱器10與所述冷能存儲裝置91發(fā)生熱交換，使所述冷能存儲裝置91接收冷能，低溫儲冷工質(zhì)變?yōu)槌貎涔べ|(zhì)并進入到所述常溫工質(zhì)存儲裝置92中。

通過所述冷能存儲裝置9的設(shè)置，使得冷能可以通過換熱器暫存在低溫工質(zhì)存儲裝置93中的儲冷工質(zhì)中，并且配合惰性氣體特別是氦氣，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，凝固點低、沸點高的特性，使得損失減小，進而保證了冷能存儲裝置中的冷能品質(zhì)，降低了冷能浪費。

本實施例中優(yōu)選儲冷工質(zhì)為惰性氣體，例如氦氣、氖氣、氬氣等，特別優(yōu)選儲冷工質(zhì)為氦氣，由于惰性氣體具備化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、低凝固點、高沸點的特性，因此其適合作為儲冷工質(zhì)使用，并且不會對環(huán)境造成污染。

以下結(jié)合圖1對本實施例的利用低溫氣態(tài)蓄冷工質(zhì)的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)的釋能流程進行詳細說明：

將液態(tài)空氣輸入到氣化裝置6中，氣化裝置6能夠?qū)σ簯B(tài)空氣加壓，從而促使液態(tài)空氣發(fā)生氣化膨脹，于此同時，由于熱能回收裝置和所述氣化裝置6之間通過換熱器10相連，熱能回收裝置中收集到的熱能也輸入到氣化裝置6中，也能夠起到促進液態(tài)空氣氣化的效果。

與此同時，所述冷能存儲裝置91中的冷能通過換熱器10將冷能交換給所述低溫工質(zhì)存儲裝置93中，常溫儲冷工質(zhì)由所述常溫工質(zhì)存儲裝置92進入所述低溫工質(zhì)存儲裝置93中變?yōu)榈蜏貎涔べ|(zhì)。

為了提高由液態(tài)空氣轉(zhuǎn)化為氣態(tài)空氣的轉(zhuǎn)化率和氣化速率，以及提高氣態(tài)空氣的焓值，本實施例的混合型利用低溫氣態(tài)蓄冷工質(zhì)的深冷液化空氣儲能系統(tǒng)中還設(shè)置有混合工質(zhì)儲罐11，混合工質(zhì)儲罐11與液態(tài)空氣儲罐5通過管道相連通，在管道上設(shè)置有用于將混合工質(zhì)儲罐11內(nèi)的工質(zhì)導(dǎo)入液態(tài)空氣儲罐5中的泵體和控制閥?；旌瞎べ|(zhì)儲罐11用于存儲比熱容大于空氣的非可燃性惰性氣體構(gòu)成的混合工質(zhì)，當比熱容大于空氣的混合工質(zhì)與液態(tài)空氣混合后進行氣化時，混合工質(zhì)的混入能夠使液態(tài)空氣吸收更多的熱能、有助于提高熱能吸收速率，且能夠輔助提升氣態(tài)空氣的焓值，從而能夠大幅度提升氣態(tài)空氣在膨脹發(fā)電環(huán)節(jié)的效率與動態(tài)響應(yīng)性能。

膨脹機組7至少為兩級膨脹機組，其中每個膨脹機之間的壓力值相同或不同，例如所述膨脹機組7可以是兩級膨脹機組，其包含低壓膨脹機和高壓膨脹機；顯然其還可以是三級膨脹機組或四級膨脹機組等，在此則不一一贅述。

進一步，還包括發(fā)電機組，發(fā)電機組的輸入軸與膨脹機組7的輸出軸相連接，這樣液態(tài)空氣中所儲存的內(nèi)能能夠轉(zhuǎn)化為膨脹機組7做功的動能，進一步驅(qū)動發(fā)電機組做功，將液態(tài)空氣中所儲存的內(nèi)能進一步轉(zhuǎn)化為電能，以供給使用。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。