[实用新型]具有高效储热性能的非补燃压缩空气储能系统

说明书

一种具有高效储热性能的非补燃压缩空气储能系统，它包括压缩系统、储气系统、蓄热系统、稳压系统和透平系统，通过在储气系统与压缩机之间的排气管路中设置低温换热器与储热回路连接，在储气系统与透平系统之间的排气管路中设置高温换热器与释热回路连接，储热回路将压缩系统的高温高压气体转换成低温高压气体，储气系统储存低温高压气体，释热回路将储气系统的低温高压气体转换成高温高压气体驱动透平系统做功，通过液态传热介质在储热回路和释热回路中循环流动作为传热介质，与填充床蓄热装置内的固体蓄热材料共同完成蓄热。具有结构简单，热转换效率高，有利于降低成本，安全可靠，操作简单的特点。

技术领域

本实用新型属于储能技术领域，涉及一种具有高效储热性能的非补燃压缩空气储能系统。

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 107299891 B 中是采用高温蓄热系统，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，初投资成本高昂。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有高效储热性能的非补燃压缩空气储能系统，结构简单，采用在储气系统与压缩机之间的排气管路中设置低温换热器与储热回路连接，在储气系统与透平系统之间的排气管路中设置高温换热器与释热回路连接，储热回路将压缩系统的高温高压气体转换成低温高压气体，储气系统储存低温高压气体，释热回路将储气系统的低温高压气体转换成高温高压气体驱动透平系统做功，液态传热介质在储热回路和释热回路中循环流动作为传热介质，与填充床蓄热装置内的固体蓄热材料共同完成蓄热，热转换效率高，有利于降低成本，安全可靠，操作简单。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种具有高效储热性能的非补燃压缩空气储能系统，它包括压缩系统、储气系统、蓄热系统、稳压系统和透平系统；所述蓄热系统的低温换热器和高温换热器位于压缩系统的排气管路中，排气管路的两端分别与压缩机和透平系统连接；储气系统的储气罐位于低温换热器和高温换热器之间的排气管路中与排气管路连通；蓄热系统的储热回路和释热回路皆与填充床蓄热装置连接；位于填充床蓄热装置两侧的储热回路和释热回路中分别设置储热阀和释热阀；稳压系统与填充床蓄热装置连接；储热阶段释热阀关闭，释热阶段储热阀关闭。

所述压缩系统包括与压缩机排气侧连接的排气管路。

所述储气系统包储气罐、进气阀和排气阀，进气阀和排气阀分别位于储气罐的进气侧和排气侧与排气管路连接。