[实用新型]高压液态空气储能/释能系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及能量储存技术领域，是一种基于高压液态空气存储能量以及利用所存能量产生电能的储能/释能系统。 

背景技术

随着可再生能源(风能、太阳能等)的日益普及,以及电网调峰、提高电网可靠性和改善电能质量的迫切需求,电力储能系统的重要性日益凸显。大规模电力储能技术可以有效解决电力生产与使用中峰谷差的矛盾；可以提供电力系统供电的可靠性；可以解决风力发电、太阳能、潮汐能等间歇式能源发电不稳定性的关键技术。 

同时，电力储能系统还是分布式能源系统的关键技术。分布式能源系统采用大量小型分布式电力系统代替常规大型集中式电力系统，当系统遇到了局部的线路故障时，电力储能系统可以提供不间断的电源供应。 

目前已有电力储能技术包括抽水储能、压缩空气储能、蓄电池储能、超导磁能、飞轮储能和超级电容等。其中以抽水储能、储热储能和压缩空气储能为代表的物理方法储能由于其成本低、储能容量大，适合大规模商业化应用，约占世界储能总量的99.5%。 

抽水电站储能系统在电力系统处于谷值负荷时让电动机带动水泵把低水库的水通过管道抽到高水库以消耗一部分电能。当峰值负荷 来临时，高水库的水通过管道使水泵和电动机逆向运转而变成水轮机和发电机发出电能供给用户，由此起到削峰填谷的作用。抽水电站储能系统技术上成熟可靠、效率高（～70%）、储能容量大等优点，目前已经广泛使用。但是，抽水电站储能系统需要特殊的地理条件建造两个水库和水坝，建设周期很长(一般约7～15年)，初期投资巨大。更为棘手的是，建造大型水库会大面积淹没植被甚至城市，造成生态和移民问题，因此建造抽水电站储能系统受到了越来越大的限制。 

传统压缩空气储能系统在用电低谷，将空气压缩并存于储气室中，使电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰，高压空气从储气室释放，进入燃气轮机燃烧室同燃料一起燃烧，然后驱动透平发电。压缩空气储能系统具有储能容量较大、储能周期长、效率高（50%～70%）和单位投资相对较小等优点。但是，压缩空气储能技术的储能密度低，难点是需要合适的能储存压缩空气的场所，例如密封的山洞或废弃矿井等。而且，压缩空气储能系统仍然依赖燃烧化石燃料提供热源，一方面面临化石燃料逐渐枯竭和价格上涨的威胁，另一方面其燃烧仍然产生氮化物、硫化物和二氧化碳等污染物，不符合绿色(零排放)、可再生的能源发展要求。 

为解决传统压缩空气储能系统面临的主要问题，最近几年国内外学者分别开展了地面压缩空气储能系统(SVCAES)、带回热的压缩空气储能系统(AACAES)和空气蒸汽联合循环压缩空气储能系统(CASH)的研究等，使压缩空气储能系统基本可以避免燃烧化石燃料，但是压缩空气储能系统的能量密度仍然很低，需要大型的储气室。 

近年来，国内外学者发展了液态空气储能系统，由于采用常压液态空气储存,储能密度较高。但是，在储能过程的降压节流环节和释能过程的低温泵增压环节有需要消耗较高的能量,从而降低了储能系统的运行效率。 

发明内容

本实用新型的目的是公开一种新型储能/释能系统，是高压液态空气储能/释能系统，相比现有的压缩空气储能系统等具有储能密度大的特点。相比液态空气储能系统，具有系统储能效率高的特点,可以适合各种类型的电站配套使用。 

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是： 

一种高压液态空气储能/释能系统，包括压缩机组、蓄热/换热器、蓄冷器、低温换热器、高压低温储罐、主膨胀机组、低温膨胀机组、发电机、驱动单元，其特征在于， 

所述储能/释能系统包括储能子系统和释能子系统： 

所述储能子系统中，所述压缩机组、蓄冷器、低温换热器、高压低温储罐的底部液体侧经管线依次顺序联通，所述高压低温储罐的顶部气体侧、低温膨胀机组、低温换热器、蓄冷器经管线依次顺序联通，且所述低温膨胀机组和高压低温储罐之间的管线上设有调节阀门Ⅰ； 

所述释能子系统包括自增压单元和做功单元，其中，所述自增压单元包括自增压器，所述自增压器一端通过管线连接所述高压低温储罐的底部液体侧，另一端通过管线连接所述高压低温储罐的顶部气体侧，且所述自增压器和高压低温储罐的底部液体侧之间的管线上设有 调节阀门Ⅱ；所述做功单元中，所述高压低温储罐的底部液体侧、蓄冷器、蓄热/换热器、主膨胀机组经管线依次连接，所述高压低温储罐的底部液体侧和蓄冷器之间的管线上设有调节阀门Ⅲ。 

优选地，所述自增压器由金属盘管或翅片管制成，加热介质为水或空气。 

优选地，所述高压低温储罐为高压杜瓦储罐。