压缩空气储能发电热回收系统及方法与流程

本发明涉及发电，具体涉及一种压缩空气储能发电热回收系统及方法。

背景技术：

1、压缩空气储能系统具有储能容量大、建设周期短等优点，被认为是最具有广阔发展前景的大规模储能技术之一。目前，国内自主开发及建设的压缩空气储能示范电站大都采用非补燃式，即电站无外部热源或其他能源，只接收电网供电用于驱动空气压缩机，压缩过程产生的热量通过储热介质储存，待释能时加热压缩空气，以提高气体的做功能力，进而驱动气轮发电机组对外供电。

2、膨胀机在发电时，排气温度过高存在一定的能量损失，而储电－放电周期结束后，储热系统中低温水罐中水温升高，仍剩余一部分热量无法利用。

3、现有技术中，通常采用循环冷却水对系统降温后回流至低温水罐，用于下一次空气压缩过程换热。这种方式不仅没有回收热量，还需要消耗大量电能和冷却水，存在较大的能量浪费，从而导致压缩空气储能系统使用效率降低。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中压缩空气储能系统存在较大的能量浪费的缺陷。

2、为了解决上述问题，本发明提供了一种压缩空气储能发电热回收系统，包括：

3、压缩机，适于压缩空气；

4、第一换热器，与所述压缩机相连接；

5、储气罐，与所述第一换热器相连接；

6、第一储罐，与所述第一换热器相连接，所述第一储罐中适于储存第一介质；

7、第二储罐，与所述第一换热器相连接，所述第二储罐中适于储存第二介质；

8、第二换热器，与所述储气罐和所述第二储罐相连接，所述第一换热器、所述第二换热器、所述第一储罐与所述第二储罐间形成第一循环回路；

9、膨胀机，与所述第二换热器相连接；

10、发电机，与所述膨胀机相连接；

11、第三换热器，与所述第一储罐相连接，所述第三换热器与所述第一储罐间形成第二循环回路；

12、第三储罐，与所述第三换热器相连接，所述第三储罐中适于储存第三介质。

13、进一步地，此压缩空气储能发电热回收系统，还包括：

14、出水管路，与所述第三储罐相连接。

15、进一步地，此压缩空气储能发电热回收系统，所述出水管路上还设有旁支管路，所述旁支管路上设有加热器。

16、进一步地，此压缩空气储能发电热回收系统，还包括：

17、驱动器，与所述压缩机相连接，适于为所述压缩机提供驱动力。

18、进一步地，此压缩空气储能发电热回收系统，还包括：

19、第一泵，设置在所述第一储罐与所述第一换热器之间；

20、第二泵，设置在所述第二储罐与所述第二换热器之间；

21、第三泵，设置在所述第一储罐与所述第三换热器之间；

22、第四泵，设置在所述第三储罐与所述第三换热器之间；

23、第五泵，设置在所述出水管路上。

24、本发明还提供了一种压缩空气储能发电热回收方法，包括上述的压缩空气储能发电热回收系统。

25、进一步地，此压缩空气储能发电热回收方法，包括以下步骤：

26、步骤s1：所述压缩机将空气压缩后输入所述第一换热器，所述第一储罐将所述第一介质输送至所述第一换热器中，压缩后空气与所述第一介质换热后，将所述压缩后的空气储存在所述储气罐中，换热后的所述第一介质输入所述第二储罐中；

27、步骤s2：所述储气罐中的压缩空气输送至所述第二换热器中，所述第二储罐中将所述第二介质输送至所述第二换热器中，将所述压缩空气换热后输送至所述膨胀机中做功，所述膨胀机驱动所述发电机运转，所述第二介质换热后输送至所述第一储罐中；

28、步骤s3：发电结束后，先将所述第一储罐中的所述第一介质输送至所述第三换热器中，与所述第三储罐中的第三介质换热后，再将所述第一介质回流至所述第一储罐中。

29、进一步地，此压缩空气储能发电热回收方法，在步骤s3后还包括以下步骤：

30、步骤s4：将所述第三储罐中的所述第三介质通过所述加热器加热后输出。

31、本发明具有以下优点：

32、1.本发明提供的压缩空气储能发电热回收系统，包括压缩机、第一换热器、储气罐、第一储罐、第二储罐、第二换热器、膨胀机、发电机、第三换热器和第三储罐，压缩机适于压缩大气中的空气，第一换热器与压缩机相连接，储气罐与第一换热器相连接，第一储罐与第一换热器相连接，第一储罐中适于储存第一介质，第二储罐与第一换热器相连接，第二储罐中适于储存第二介质，第二换热器与储气罐和第二储罐相连接，第一换热器、第二换热器、第一储罐与第二储罐间形成第一循环回路，膨胀机与第二换热器相连接，发电机与膨胀机相连接，第三换热器与第一储罐相连接，第三换热器与第一储罐间形成第二循环回路，第三储罐与第三换热器相连接。

33、在用电低谷期，利用电能驱动压缩机对空气进行压缩，当大气中的空气被压缩机压缩时会放热，通过将压缩后的空气输入第一换热器中，使热量在第一换热器中与第一储罐中输入第一换热器中的第一介质进行换热，将压缩后空气的温度降低后输入储气罐中储存，将压缩空气产生的热能回收储存，减少了能量的浪费，提高了储能的热效率；而换热后的第一介质温度升高，输送至第二储罐中进行储存，在用电高峰期，将第二储罐中的第二介质和储气罐中的低温压缩空气输入至第二换热器中换热，使压缩空气加热后输入膨胀机中做功，并驱动发电机运转进行发电，换热后的第二介质温度降低，回流至第一储罐中，充分利用储存的热能，提高了热能的利用率；发电结束后，回流至第一储罐中的第一介质仍有部分余热，再将其与第三储罐中的第三介质输送至第三换热器中换热，使余热储存在第三储罐中，实现余热的回收。

34、2.本发明提供的压缩空气储能发电热回收系统，还包括与第三储罐相连接的出水管路，通过设置出水管，可将回收余热的第三介质输出至厂区一次供热水管网中提供初期供热，以满足供热初期热负荷需求，可为集中供热或化石能源供热难度和成本均较高的厂区实现间断蓄热、持续零碳供热，实现了热电联供的同时，可满足用户的热、电多样化能源需求。

35、3.本发明提供的压缩空气储能发电热回收系统，出水管路上还设有旁支管路，旁支管路上设有加热器，以实现对供热网水进一步加热，以满足供热尖峰时段热负荷需求。

技术特征：

1.一种压缩空气储能发电热回收系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的压缩空气储能发电热回收系统，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的压缩空气储能发电热回收系统，其特征在于，所述出水管路(11)上还设有旁支管路，所述旁支管路上设有加热器(12)。

4.根据权利要求3所述的压缩空气储能发电热回收系统，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的压缩空气储能发电热回收系统，其特征在于，还包括：

6.一种压缩空气储能发电热回收方法，其特征在于，包括权利要求3至5中任一项所述的压缩空气储能发电热回收系统。

7.根据权利要求6所述的压缩空气储能发电热回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的压缩空气储能发电热回收方法，其特征在于，在步骤s3后还包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及发电技术领域，具体涉及一种压缩空气储能发电热回收系统及方法，系统包括压缩机、第一换热器、储气罐、第一储罐、第二储罐、第二换热器、膨胀机、发电机、第三换热器和第三储罐，用电低谷期利用电能驱动压缩机对空气进行压缩，并将压缩空气产生的热能回收储存，减少了能量的浪费，提高了储能的热效率，用电高峰期可充分利用储存的热能加热压缩空气参与膨胀机做功，从而驱动发电机发电，提高了热能的利用率，并能将余热储存在第三储罐中，实现余热的回收。

技术研发人员：任博涵,才树旺
受保护的技术使用者：中国华电科工集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13