[实用新型]一种带储能功能的太阳能压缩空气布雷顿循环系统

说明书

本实用新型公开了一种带储能功能的太阳能压缩空气布雷顿循环系统。该系统在用电低谷期可以将多余的电能转换成空气的压力能并储存在储气罐中，在白天的用电高峰期可以将储气罐中的压缩空气作为利用太阳能的布雷顿循环的工质，吸收太阳能的热量并且推动膨胀机做功。空气在此系统中既作为储能的介质，又作为循环的做功工质。所述系统可同时实现两个功能，一是电能的削峰填谷，二是空气布雷顿循环太阳能高效热发电。相比其他无中间储热介质的太阳能布雷顿循环系统，所述系统可以克服太阳能光照不稳定的缺点，极大的提升太阳能热发电效率。

技术领域

本实用新型属能量储存、节能技术、太阳能热发电领域，特别涉及一种带储能功能的太阳能压缩空气布雷顿循环系统，该系统在用电低谷期实现储能功能，在白天的用电高峰期实现太阳能高效发电功能。本技术通过采用压缩空气作为工质，同时提高了储能系统的往返效率和发电系统的热发电效率，是一种有前景的新型热力系统。

背景技术

为了提高风能等可再生能源的消纳能力，满足电用户的用电需求，有必要在用电低谷期将多余的电能储存起来，在用电高峰期将储存的电能释放出来。压缩空气储能系统能够实现大容量和长时间电能储存，绝热压缩空气储能是一种不依赖燃料的先进储能系统，然而绝热压缩空气储能的膨胀过程由于没有外界热源，膨胀机入口空气温度较低，做功功率较小。不带中间储热介质的布雷顿循环由于没有中间的储热换热过程，可以将膨胀机出口温度加热到800℃以上，与太阳能集热器换热温差小，系统热效率较高。但是由于布雷顿循环的压缩机功率较大，所以对辐照强度的敏感度较大，当辐照强度变化时系统的效率变化较为剧烈，系统很难稳定运行。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺点和不足，本实用新型旨在提供一种带储能功能的太阳能压缩空气布雷顿循环系统，不仅可以同时解决上述现有技术中做功功率较小和难以稳定运行两个问题，还可进一步节约压缩机、膨胀机、换热器的数量，从运行效率的角度和设备投资的角度到都更具优势。

本实用新型为实现其技术目的所采取的技术方案为：

一种带储能功能的太阳能压缩空气布雷顿循环系统，包括压缩机、换热器、储气罐、回热器、太阳能集热器、第一电加热器、膨胀机和发电机，其特征在于，

所述压缩机由电网供电，其进口与大气连通，其出口经所述换热器的热侧后与所述储气罐的进口连通；所述换热器的冷侧通入冷却水；

所述储气罐的进口处设有罐前阀门，出口处设有罐后阀门；

所述储气罐的出口依次经所述回热器的热侧、太阳能集热器、电加热器后与所述膨胀机的进口连通，所述膨胀机的出口经所述回热器的冷侧后与大气连通，所述膨胀机驱动所述发电机，所述发电机产生的电能供应所述电网和第一电加热器。

优选地，在用电低谷期，所述罐前阀门处于打开状态，所述罐后阀门处于关闭状态，此时所述压缩机、换热器和储气罐处于工作状态，其他设备处于关闭状态；在用电高峰期，所述罐后阀门处于打开状态，所述罐前阀门处于关闭状态，此时所述回热器、太阳能加热器、电加热器、膨胀机和发电机处于工作状态，其他设备处于关闭状态。

优选地，所述系统还包括一第二电加热器和一填充床储热器，所述填充床储热器包括第一进风口和第二进风口以及第一出风口和第二出风口，每一进风口及每一出风口处均设置有阀门，所述第一出风口依次经一风机、第二电加热器后与所述第一进风口连通，所述第二电加热器由电网供电；所述第二进风口与所述回热器的热侧出口连通，所述第二出风口与所述太阳能集热器的进风口连通。

优选地，所述填充床储热器为石子填充床储热器。

本实用新型的带储能功能的太阳能压缩空气布雷顿循环系统，当太阳能辐照强度变化时，由所述发电机供给电加热器的电功率是变化的。所述压缩机的背压是变化的，所述压缩机的功率是变化的。所述罐后阀门后的空气温度是变化的，所述膨胀机入口温度和压力是不变的，所述膨胀机的空气质量流量是变化的，所述电加热器的功率是变化的。