[发明专利]基于蓄热释热共用回路的压缩空气储能系统及方法

说明书

一种基于蓄热释热共用回路的压缩空气储能系统及方法，通过填充床蓄热装置、储液罐和屏蔽泵依次串联形成蓄释热回路，换热器位于蓄释热回路的流式填充床蓄热装置和屏蔽泵之间的蓄释热回路中，换热器靠近流式填充床蓄热装置一侧与压缩机连接，换热器靠近屏蔽泵一侧与高压储气室连接，膨胀机连接于压缩机和换热器之间的管路中，克服了原系统中两个回路完成蓄热和释热使系统投入成本过高的问题，具有结构简单，蓄热和释热共用一个回路，蓄热效率高，结构紧凑，所需辅助及组成设备减少，成本低。

技术领域

本发明属于储能技术领域，涉及一种基于蓄热释热共用回路的压缩空气储能系统及方法。

背景技术

压缩空气储能是一种大规模物理储能技术——采用空气作为储能介质，在用电低谷时可将富裕的电通过电能-机械能-分子内能的转化路径实现电能以高压空气的形式大规模物理存储，在用电高峰时通过分子内能-机械能-电能的转化路径，把储存起来的高压空气转化为电能对外输出。压缩空气储能技术具有环境友好、使用寿命长、容量大及操作安全等优点。

压缩空气储能技术目前可以分为补燃式和非补燃式两类。补燃式是始于20世纪70年代，是以燃气发电为基础展开的。该技术路线脱胎于传统的内燃机增压理论，将传统燃气轮机增压膨胀的连续过程进行解耦变为空气增压和透平膨胀两个过程。补燃式储能系统装机功率大，经济性好，以当时的燃气轮机技术水平其循环效率可达42-55%，除去补燃其循环效率只有20%左右。而非补燃式是以独立的高性能压缩空气储能为出发点，以提高针对空气动力循环热效率为基础展开的。该技术路线摒弃与燃气轮机技术的结合，采用专用的空气透平技术体系；并且不依赖化石燃料的补热，通过充分回收压缩热并进行储存，在发电过程中为气体补热升温所用，减少额外热量需求，从而提高系统整体的运行效率。非补燃式压缩空气储能技术装机功率适中，经济性适中，循环效率可达50-65%。

专利CN 105370408 A 、CN 105370408及专利CN 107299891 B 都是采用非补燃方式的压缩空气储能方式，其中CN 105370408 A 虽然提出了紧凑型蓄热系统，但蓄热子系统的蓄热范围较低，采用水作为传热介质和蓄热介质，虽然可以降低出投资成本，但是因为考虑的蓄热温度和释热温度不高，在释能过程中传递给进入透平的空气的热量较低，热电转化的整体效率有待提高。而专利CN 105370408、CN 107299891 B 中是采用高温蓄热子系统，能够在释能过程中使进入透平的空气提高到更高的温度，从而提高系统的热电转化效率，但是该专利中是采用导热油作为传热介质和蓄热介质，而且在储能过程和释能过程中蓄热系统中是两个独立循环回路，初投资成本高昂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于蓄热释热共用回路的压缩空气储能系统及方法，结构简单，采用填充床蓄热装置、储液罐和屏蔽泵依次串联形成蓄释热回路，换热器位于蓄释热回路的填充床蓄热装置和屏蔽泵之间的蓄释热回路中，换热器靠近填充床蓄热装置一侧与压缩机连接，换热器靠近屏蔽泵一侧与高压储气室连接，膨胀机连接于压缩机和换热器之间的管路中，蓄热和释热共用一个回路，固体蓄热材料和液态传热介质共同完成蓄热和释热，蓄热效率高，结构紧凑，所需辅助及组成设备减少，成本低。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于蓄热释热共用回路的压缩空气储能系统，其特征是：它包括压缩机、换热器、填充床蓄热装置、储液罐、屏蔽泵、高压储气室和膨胀机；所述填充床蓄热装置、储液罐和屏蔽泵依次串联形成蓄释热回路，换热器位于蓄释热回路的填充床蓄热装置和屏蔽泵之间的蓄释热回路中，换热器靠近填充床蓄热装置一侧与压缩机连接，换热器靠近屏蔽泵一侧与高压储气室连接，膨胀机连接于压缩机和换热器之间的管路中。

所述填充床蓄热装置内部为固体蓄热材料。

所述填充床蓄热装置为喷淋式或分流式填充床。

所述蓄释热回路中设置稳压系统，填充床蓄热装置位于稳压系统和储液罐之间。