一种光热驱动的压缩空气储能系统及方法与流程

文档序号:36781108发布日期:2024-01-23 11:53阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种光热驱动的压缩空气储能系统,其特征在于:包括光热驱动压缩单元、热能存储单元和膨胀发电单元,所述光热驱动压缩单元包括内部存储有液体工质的光热集热器(1)和膨胀压缩器(2),所述光热集热器(1)与冷凝器(3)及增压泵(4)顺时针闭环连接,所述膨胀压缩器(2)一侧依次连接冷却器(5)和储气库(6)、另一侧连接低压气源单元(10);所述热能存储单元包括蓄热器(9),所述蓄热器(9)分别连接冷凝器(3)、冷却器(5)和换热器(7),所述膨胀发电单元包括依次串联的储气库(6)、换热器(7)和空气膨胀机(8)。

2.根据权利要求1所述的一种光热驱动的压缩空气储能系统,其特征在于:所述膨胀压缩器(2)包括依次设置的膨胀腔体a、隔热活塞b和压缩腔体c,所述隔热活塞b能够在膨胀腔体a和压缩腔体c之间自由运动,所述膨胀腔体a与光热集热器(1)之间设置有第一单向阀v1,所述膨胀腔体a与冷凝器(3)之间设置有第二单向阀v2,所述压缩腔体c与低压气源单元(10)之间设置有第三单向阀v3,所述压缩腔体c与冷却器(5)之间设置有第四单向阀v4。

3.根据权利要求2所述的一种光热驱动的压缩空气储能系统,其特征在于:所述蓄热器(9)和冷凝器(3)之间、蓄热器(9)和冷却器(5)之间分别设置有第二低温循环泵(12)和第一低温循环泵(11-1),所述蓄热器(9)和换热器(7)之间设置有高温循环泵(11-2)。

4.根据权利要求1所述的一种光热驱动的压缩空气储能系统,其特征在于:所述光热集热器(1)内部存储的液体工质为水、二氧化碳或者混合工质的任一种。

5.根据权利要求2所述的一种光热驱动的压缩空气储能系统,其特征在于:所述隔热活塞b与膨胀压缩器(2)的壁面之间具有良好气密性,且隔热活塞b由隔热性能较好的耐压材料加工而成。

6.一种光热驱动的压缩空气储能方法,其特征在于:包括储能模式和释能模式,所述储能模式中光热驱动压缩单元与热能存储单元同步运行,所述光热驱动压缩单元中,光热集热器(1)中的液体工质吸收太阳辐射后进入膨胀压缩器(2)压缩,压缩空气进入冷却器(5)中降温冷却后,最终进入储气库(6)中存储;所述热能存储单元中,部分低温载热介质在第二低温循环泵(12)的驱动下,由蓄热器(9)中进入冷凝器(3)中吸热升温,然后返回蓄热器(9)中存储,同时,另一部分低温载热介质在第一低温循环泵(11-1)的驱动下进入冷却器(5)中与来自膨胀压缩器(2)中压缩腔体c的高温压缩空气换热,吸热升温后返回蓄热器(9)中存储;所述释能模式中热能存储单元和膨胀发电单元运行,所述膨胀发电单元中,储气室(6)释放存储的压缩空气进入换热器(7)中,同时,热能存储单元中的高温载热介质也在高温循环泵(11-2)的驱动下由蓄热器(9)进入换热器(7)中,压缩空气吸收热量后进入空气膨胀机(8)中降压做功,驱动空气膨胀机(8)附属的发电机输出电力,降温降压后的空气直接排入环境,而降温后的载热介质则进入蓄热器(9)中存储。

7.根据权利要求6所述的一种光热驱动的压缩空气储能方法,其特征在于:所述储能模式中,蓄热器(9)中的低温载热介质进入冷凝器(3)为水蒸气的冷凝提供冷能,冷凝器(3)中产生的冷凝水随后在增压泵(4)的驱动下重新进入光热集热器(1)中。

8.根据权利要求6所述的一种光热驱动的压缩空气储能方法,其特征在于:所述光热驱动压缩单元中膨胀压缩器(2)的工作过程如下:

9.根据权利要求6所述的一种光热驱动的压缩空气储能方法,其特征在于:当太阳辐照强度变化时,通过膨胀压缩器(2)实现太阳辐射能量的最大限度利用,当太阳辐照减弱时,通过降低第一单向阀v1开启时间间隔或降低开启频率的方式使光热集热器(1)内的温度和压力进一步上升以抵消太阳辐照的不足,或者在正常运行情况下提升光热集热器(1)内部的温度和压力;当太阳辐照增强时,缩短第一单向阀v1的开启时间间隔或提高开启频率的方式加快光热集热器(1)内的高温高压水蒸气泄放,通过加快空气压缩的方式消耗水蒸气,进而避免光热集热器(1)内温度和压力的累积。


技术总结
本发明公开了一种光热驱动的压缩空气储能系统及方法,涉及空气储能技术领域,该系统包括一种光热驱动的压缩空气储能系统,包括光热驱动压缩单元、热能存储单元和膨胀发电单元,所述光热驱动压缩单元包括内部存储有液体工质的光热集热器和膨胀压缩器,所述光热集热器与冷凝器及增压泵顺时针闭环连接,所述膨胀压缩器一侧依次连接冷却器和储气库、另一侧连接低压气源单元;所述热能存储单元包括蓄热器,所述蓄热器分别连接冷凝器、冷却器和换热器,所述膨胀发电单元包括依次串联的储气库、换热器和空气膨胀机。本发明通过光热直接驱动空气压缩,可以一定程度上降低高温压缩机的需求和依赖性。

技术研发人员:李双江,王子杰,池冉,李凯,刘健,阎占良,董舟,武洋,李智
受保护的技术使用者:中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/22
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