[发明专利]一种基于压缩空气储能和有机朗肯循环的冷热电联供系统与方法

说明书

一种基于压缩空气储能和有机朗肯循环的冷热电联供系统与方法，系统包括：空气压缩系统，用于提供压缩空气，其入口为系统的空气入口；调压阀，其入口接空气压缩系统的出口，调节输出压缩空气的压力；涡流管，其入口接调压阀的出口，将压缩空气转变为冷热气流，其中冷气流为用户供冷；有机朗肯循环系统，以所述涡流管输出的热气流为热量，进行发电和供热。本发明能够提高压缩空气储能的能量利用率，使整个系统能量的利用最大化，解决用户的用电、用冷、用热和用水问题，减少化石燃料的消耗和温室气体的排放。

技术领域

本发明属于能源技术领域，涉及压缩空气储能(CAES)、涡流管制冷、有机朗肯循环(ORC)以及冷热电联供(CCHP)领域，特别涉及一种基于压缩空气储能和有机朗肯循环的冷热电联供系统与方法。

背景技术

压缩空气储能(CAES)技术作为一种大规模电力储能技术，可以实现电网的“削峰填谷”，使实时平衡的“刚性”电力系统变得更加“柔性”，从而提高电网运行的安全性、经济性和灵活性，并且使用寿命长，储能容量大，具有广泛的推广应用前景。但目前在压缩空气储能系统中，效率相对较低、能源转换方式单一，进入发电过程时，需要通过燃烧化石燃料来对其进行补燃，这就导致在消耗能源的同时也会增加碳排放。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于压缩空气储能和有机朗肯循环的冷热电联供系统与方法，以期提高压缩空气储能的能量利用率，使整个系统能量的利用最大化，解决用户的用电、用冷、用热和用水问题，减少化石燃料的消耗和温室气体的排放。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于压缩空气储能和有机朗肯循环的冷热电联供系统，包括：

空气压缩系统，用于提供压缩空气，其入口为系统的空气入口；

调压阀7，其入口接空气压缩系统的出口，调节输出压缩空气的压力；

涡流管8，其入口接调压阀7的出口，将压缩空气转变为冷热气流，其中冷气流为用户供冷；

有机朗肯循环系统，以所述涡流管8输出的热气流为热量，进行发电和供热。

优选地，所述空气压缩系统包括压缩机组合和换热器组合，压缩机组合的出口接储气室6，储气室6接调压阀7为其提供压缩空气。

优选地，所述压缩机组合和换热器组合采用多级压缩、中间冷却的方式，压缩机组合由N个压缩机串接组成，换热器组合由N-1个换热器组成，每个换热器连接在相邻的两个压缩机之间，对前一压缩机的出气进行降温，换热器组合中的各换热器的冷源侧入口均为冷水。

优选地，所述有机朗肯循环系统包括3#换热器9、膨胀机10、发电机11、4#换热器12、工质泵13及5#换热器14，其中3#换热器9的热源侧入口接涡流管8的热气流出口，即为有机朗肯循环系统的热源入口，3#换热器9的热源侧出口接6#换热器15的热源侧入口，3#换热器9的冷源侧出口接膨胀机10的入口，气态工质在膨胀机10中膨胀做功，带动发电机11产生电能。

优选地，所述膨胀机10膨胀做功后的工质出口接4#换热器12的热源侧入口，4#换热器12的冷源侧入口为冷水，冷源侧出口接6#换热器15的冷源测入口，6#换热器15的冷源测出口接热用户为其提供热能。

优选地，所述4#换热器12的热源侧出口接工质泵13的入口，工质泵13的出口接5#换热器14的冷源测入口，5#换热器14的冷源测出口接3#换热器9的冷源侧入口，5#换热器14的热源侧入口接换热器组合的冷源侧出口，5#换热器14的热源侧出口接入热用户为用户提供热水。