[发明专利]一种超低温液态空气跨季节存储装置及方法

说明书

本发明涉及一种超低温液态空气跨季节存储装置及方法，其包括：罐体，包括内罐和外罐；所述内罐与所述外罐之间设置填充层；蒸发冷凝器，设置在所述内罐内的上部位置处，所述蒸发冷凝器的第一端与温控装置连接；引流装置，设置在所述填充层内，位于所述罐体的顶部，所述引流装置的输入端与所述蒸发冷凝器的第二端连接。本发明通过消耗内罐下部少量的液态空气冷能将内罐上部的气态空气冷凝，从而维持液态空气中氧气的比例，提高罐体安全性；同时利用填充层中的相变材料存储内罐排放的气态空气冷能，降低外界环境温度波动对罐体的影响，从而减少液态空气存储日耗散率，提高液态空气发电量。本发明可以在跨季节储能技术领域中应用。

技术领域

本发明涉及一种超低温液态空气储能技术领域，特别是关于一种超低温液态空气跨季节存储装置及方法。

背景技术

为了应对全球气候变化，世界各国相继出台了“零碳排放”政策，其核心是大力发展可再生能源。然而，可再生能源(如风能、太阳能等)具有间歇性和波动性，导致能量供给和用户需求存在不匹配，限制了可再生能源的广泛应用。储能技术是连接能量供给和用户需求之间的桥梁，它通过存储间歇性可再生能源，根据用户需求释放稳定能源，来有效解决上述问题。

超低温液态空气储能，以液态空气作为储电介质，是一种最有潜力的大规模电网储能技术之一，具有储能密度大、常压存储、响应速度快、绿色环保等特点，近些年引起了广泛的关注。

液态空气的存储温度极低(-196℃)，与自然环境(20℃)存在巨大的传热温差，导致液态空气存储过程存在明显的蒸发耗散现象，日蒸发率0.4-0.8％。当跨季节存储可再生能源时，比如夏季的太阳能存储到冬天用，液态空气的发电量会降低50％以上，极大制约了液态空气跨季节存储的经济性。

此外，液态空气的各组分(N₂、O₂、Ar)沸点不同，存储过程中由于外界传热氮气优先蒸发出来，聚集在储罐的上部，与此同时液态空气中的氧气浓度增加，随着时间的进行，液态空气中的氧气浓度增加至23.5％以上，引起安全隐患，限制了液态空气跨季节存储的发展。

因此，有必要对液态空气储罐跨季节存储开展研究，提升液态空气存储的安全性和降低液态空气自耗散，为可再生能源的跨季节存储提供技术支持。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种超低温液态空气跨季节存储装置及方法，一方面通过消耗少量的液态空气维持储罐中液态空气中氧气的比例，提高液态空气存储安全性；另一方面，利用相变材料回收储罐排放的气态空气冷能，降低外界环境温度波动对储罐的影响，减少液态空气存储自耗散。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种超低温液态空气跨季节存储装置，其包括：罐体，包括内罐和外罐；所述内罐与所述外罐之间设置填充层；蒸发冷凝器，设置在所述内罐内的上部位置处，所述蒸发冷凝器的第一端与温控装置连接；引流装置，设置在所述填充层内，位于所述罐体的顶部，所述引流装置的输入端与所述蒸发冷凝器的第二端连接；单向阀，与所述外罐的底部连接。

进一步，所述填充层包括隔热材料层和多孔相变材料层；所述隔热材料层设置在所述内罐的外侧壁，所述多孔相变材料层设置在所述隔热材料层与所述外罐之间；所述引流装置设置在所述多孔相变材料层内。

进一步，所述温控装置包括节流阀和压力表；所述节流阀的一端通过管路与所述蒸发冷凝器的第一端连接，所述节流阀的另一端与没入所述内罐中液态空气的管路连接；所述压力表位于所述罐体外部，所述压力表通过管路与所述内罐上部连通，用于将检测到的所述内罐中的压力传输至位于所述罐体外部的控制装置；所述控制装置根据接收到的压力信号控制所述节流阀的开闭。