[发明专利]一种基于液态空气储能的冷-热-电联供系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于液态空气储能的冷‑热‑电联供系统及方法，该系统包括空气液化循环回路、空气发电循环回路、冷能供给循环回路、热能供给循环回路和生活热水供给循环回路。空气液化循环中，利用低谷电或可再生能源将空气压缩至高压，并存储空气压缩过程产生的压缩热；高压空气经过冷却降压获取液态空气，电能主要以液态空气的形式存储起来。用电高峰时段，空气发电循环开始工作：低温液态空气经过加压、分级释放低温冷能后，由部分压缩热过热至高温，进入空气透平机组膨胀发电。当用户需要供冷、高温热水及生活热水时，多余的空气压缩热驱动冷能供给循环、热能供给循环和生活热水供给循环分别获取冷冻水、高温热水和生活热水。本发明能够实现液态空气储能冷‑热‑电联供、提高系统效率和推广小规模液态空气储能的目的。

主权项

1.一种基于液态空气储能的冷‑热‑电联供系统，其特征在于，该系统包括空气液化循环回路、空气发电循环回路、冷能供给循环回路、热能供给循环回路和生活热水供给循环回路，其中：所述空气液化循环回路包括：空压机组（100），所述空压机组（100）具有右侧输入端、左侧输出端、下部输入端和下部输出端；高品位压缩热储罐（216），所述高品位压缩热储罐（216）的上部输入端与所述空压机组（100）的下部输出端连接；低品位压缩热储罐（217），所述低品位压缩热储罐（217）的上部输出端与所述空压机组（100）的下部输入端连接；第一换热器（201），所述第一换热器（201）的右侧输入端与所述空压机组（100）的左侧输出端连接；所述第一换热器（201）的右上侧输出端与所述空压机组（100）的右侧输入端连接；第一循环泵（212），所述第一循环泵（212）的输出端与所述第一换热器（201）的左下侧输入端连接；中品位冷能第二储罐（213），所述中品位冷能第二储罐（213）的输出端与所述第一循环泵（212）的输入端连接；低品位冷能储罐（215），所述低品位冷能储罐（215）的输入端与所述第一换热器（201）的右下侧输出端连接；第二换热器（202），所述第二换热器（202）的右侧输入端与所述第一换热器（201）的左侧输出端连接；所述第二换热器（202）右上侧输出端与所述第一换热器（201）的左上侧输入端连接；第三循环泵（208），所述第三循环泵（208）的输出端与所述第二换热器（202）的左下侧输入端连接；高品位冷能储罐（209），所述高品位冷能储罐（209）的输出端与所述第三循环泵（208）的输入端连接；中品位冷能第一储罐（211），所述中品位冷能第一储罐（211）的输入端与所述第二换热器（202）的右下侧输出端连接；低温透平（203），所述低温透平（203）的输入端与所述第二换热器（202）的左侧输出端连接；液态空气储罐（204），所述液态空气储罐（204）的上部输入端与所述低温透平（203）的输出端连接；所述液态空气储罐（204）的上部输出端与所述第二换热器（202）的左上侧输入端连接；所述空气发电循环回路与空气液化循环回路共用液态空气储罐（204）、高品位冷能储罐（209）、中品位冷能第一储罐（211）、中品位冷能第二储罐（213）、低品位冷能储罐（215）、高品位压缩热储罐（216）和低品位压缩热储罐（217）；所述空气发电循环回路还包括：加压泵（205），所述加压泵（205）的输入端与所述液态空气储罐（204）的右侧输出端连接；第一蒸发器（206），所述第一蒸发器（206）的左下侧输入端与所述加压泵（205）的输出端连接；所述第一蒸发器（206）的左上侧输出端与所述高品位冷能储罐（209）的输入端连接；第四循环泵（210），所述第四循环泵（210）的输出端与所述第一蒸发器（206）的右上侧输入端连接；所述第四循环泵（210）的输入端与所述中品位冷能第一储罐（211）的输出端连接；第二蒸发器（207），所述第二蒸发器（207）的左下侧输入端与所述第一蒸发器（206）的右下侧输出端连接；所述第二蒸发器（207）的左上侧输出端与所述中品位冷能第二储罐（213）的输入端连接；第二循环泵（214），所述第二循环泵（214）的输出端与所述第二蒸发器（207）的右上侧输入端连接；所述第二循环泵（214）的输入端与所述低品位冷能储罐（215）的输出端连接；空气透平机组（300），所述空气透平机组（300）的左侧输入端与所述第二蒸发器（207）的右下侧输出端连接；所述空气透平机组（300）的上部输入端与所述高品位压缩热储罐（216）的下部输出端连接；所述空气透平机组（300）的上部输出端与所述低品位压缩热储罐（217）的下部输入端连接；用户（419），所述用户（419）的供电输入端与所述空气透平机组（300）的电机输出端连接；所述冷能供给循环回路与空气发电循环回路共用高品位压缩热储罐（216）和用户（419），所述冷能供给循环回路还包括：第一换向阀（218），所述第一换向阀（218）的上部输入端与所述高品位压缩热储罐（216）的下部输出端连接；高压发生器（401），所述高压发生器（401）的右侧输入端与所述第一换向阀（218）的左侧输出端连接；高温热交换器（402），所述高温热交换器（402）的上部输入端与所述高压发生器（401）的下部输出端连接；所述高温热交换器（402）的上部输出端与所述高压发生器（401）的下部输入端连接；第二溶液节流阀（405），所述第二溶液节流阀（405）的输入端与所述高温热交换器（402）的下部输出端连接；低温热交换器（406），所述低温热交换器（406）的右侧输入端与所述第二溶液节流阀（405）的输出端连接；所述低温热交换器（406）的右侧输出端与所述高温热交换器（402）的下部输入端连接；第一溶液节流阀（403），所述第一溶液节流阀（403）的上部输入端与所述低温热交换器（406）的右侧输出端连接；低压发生器（404），所述低压发生器（404）的上部输入端与所述第一溶液节流阀（403）的下部输出端连接；所述低压发生器（404）的右上侧输入端与所述高压发生器（401）的右下侧输出端连接；所述低压发生器（404）的下部输出端与所述低温热交换器（406）的右侧输入端连接；第三换向阀（220），所述第三换向阀（220）的上部输入端与所述低压发生器（404）的右下侧输出端连接；第三溶液节流阀（407），所述第三溶液节流阀（407）的右侧输入端与所述低温热交换器（406）的左上侧输出端连接；溶液加压泵（408），所述溶液加压泵（408）的输出端与所述低温热交换器（406）的左下侧输入端连接；吸收器（409），所述吸收器（409）的上部输入端与所述第三溶液节流阀（407）的输出端连接；所述吸收器（409）的上部输出端与所述溶液加压泵（408）的输入端连接；制冷剂蒸发器（410），所述制冷剂蒸发器（410）的右侧输出端与所述吸收器（409）的左侧输入端连接；所述制冷剂蒸发器（410）的左侧输出端与所述用户（419）的供冷输入端连接；所述制冷剂蒸发器（410）的左侧输入端与所述用户（419）的供冷输出端连接；第一制冷剂节流阀（411），所述第一制冷剂节流阀（411）的下部输出端与所述制冷剂蒸发器（410）的上部输入端连接；冷凝器（412），所述冷凝器（412）的下部输出端与所述第一制冷剂节流阀（411）的上部输入端连接；第二制冷剂节流阀（413），所述第二制冷剂节流阀（413）的输出端与所述冷凝器（412）的上部输入端连接；第三制冷剂节流阀（414），所述第三制冷剂节流阀（414）的输出端与所述冷凝器（412）的上部输入端连接；第四制冷剂节流阀（415），所述第四制冷剂节流阀（415）的输出端与所述冷凝器（412）的上部输入端连接；制冷剂换向阀（416），所述制冷剂换向阀（416）的上部输入端与所述高压发生器（401）的上部输出端连接；所述热能供给循环回路与冷能供给循环回路共用第一换向阀（218）、第三换向阀（220）、第二制冷剂节流阀（413）、制冷剂换向阀（416）和用户（419），所述热能供给循环回路还包括：第二换向阀（219），所述第二换向阀（219）的上部输入端与所述第一换向阀（218）的下部输出端连接；所述第二换向阀（219）的左侧输出端与所述第三换向阀（220）的右侧输入端连接；第一热水器（417），所述第一热水器（417）的左侧输入端与所述制冷剂换向阀（416）的右侧输出端连接；所述第一热水器（417）的左侧输出端与所述第二制冷剂节流阀（413）的输入端连接；所述第一热水器（417）的右侧输入端与所述第三换向阀（220）的左侧输出端连接；所述第一热水器（417）的上部输出端与所述用户（419）的供热输入端连接；所述第一热水器（417）的下部输入端与所述用户（419）的供热输出端连接；第四换向阀（221），所述第四换向阀（221）的右侧输入端与所述第二换向阀（219）的下部输出端连接；所述第四换向阀（221）的上部输入端与所述第一热水器（417）的右侧输出端连接；所述生活热水供给循环回路与热能供给循环回路共用第四换向阀（221）、制冷剂换向阀（416）和用户（419），与空气发电循环回路共用低品位压缩热储罐（217），与冷能供给循环回路共用低压发生器（404）、第三制冷剂节流阀（414）和第四制冷剂节流阀（415），还包括：第二热水器（418），所述第二热水器（418）的左上侧输入端与所述制冷剂换向阀（416）的下部输出端连接；所述第二热水器（418）的左上侧输出端与所述第三制冷剂节流阀（414）的输入端连接；所述第二热水器（418）的左下侧输入端与所述低压发生器（404）的上部输出端连接；所述第二热水器（418）的左下侧输出端与所述第四制冷剂节流阀（415）的输入端连接；所述第二热水器（418）的右侧输入端与所述第四换向阀（221）的左侧输出端连接；所述第二热水器（418）的右侧输出端与所述低品位压缩热储罐（217）的输入端连接；所述第二热水器（418）的上部输出端与所述用户（419）的供生活热水输入端连接；所述第二热水器（418）的下部输入端与冷水连接。