超超临界空气储能/释能系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CN102758689B(45)授权公告日(45)授权公告日2015.03.04(21)申请号201210266532.0审查员张祥(22)申请日2012.07.29(73)专利权人中国科学院工程热物理研究所地址100190北京市海淀区北四环西路11号A202(72)发明人陈海生许剑刘金超盛勇谭春青(51)Int.Cl.F02C6/16(2006.01)(56)对比文件CN102052256A,2011.05.11,WO2005/056994A1,2005.06.23,CN1482349A,2004.03.17,CN102518473A,2012.06.27,CN101289963A,2008.10.22,US5491969A,1996.02.20,权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称超超临界空气储能/释能系统(57)摘要本发明公开了一种超超临界空气储能/释能系统，是新型大规模储能系统，它涉及能量储存技术，即采用电站低谷电将空气压缩至超超临界状态，同时存储压缩热，利用膨胀机使空气降温同时回收膨胀功提高效率，并利用已存储的冷能将超超临界空气冷却、液化并存储；在用电高峰，液态空气经过加压、吸热至超超临界状态，并在进一步吸收压缩热后通过涡轮驱动发电机发电。本发明的系统具有能量密度高、效率高、不受储能周期和地理条件限制、适用于各种电站、对环境友好、可回收中低温废热等优点。CN102758689BCN102758689B权利要求书1/2页1.一种超超临界空气储能/释能系统，包括压缩机组(1、3、35、38)、蓄热/换热器(2)、蓄冷/换热器(4)、低温储罐(6)、阀门(7)、低温泵(8)、涡轮机组(9、10、43、46)、发电机(11)、驱动单元(12)，其特征在于：所述系统还包括膨胀机组(40)，所述压缩机组(1、3、35、38)将空气压缩至超超临界状态后,通过所述膨胀机组(40)或膨胀机组(40)和节流阀(48)的组合将超超临界空气降温降压至液态，液态空气储存至所述低温储罐(6)中；所述膨胀机组(40)与压缩机组(1、3、35、38)中的至少一台压缩机直接同轴组合，或通过变速箱连接提供动力；所述系统包括储能子系统和释能子系统：所述储能子系统中，所述驱动单元(12)、压缩机组(1、3、35、38)、蓄热/换热器(2)、蓄冷/换热器(4)、膨胀机组(40)、低温储罐(6)经一管线组(13、14、15、34、36、37、39、16、30)依次顺序联通；所述释能子系统中，所述低温储罐(6)、阀门(7)、低温泵(8)、蓄冷/换热器(4)、蓄热/换热器(2)、涡轮机组(9、10、43、46)、发电机(11)经另一管线组(31、18、19、20、21、22、41、42、44、45)依次顺序联通；所述压缩机组(1、3、35、38)包括至少一台低压压缩机(1)、至少一台高压压缩机(35)，相互串联或集成为整体多级压缩机组，其中第一级压缩机(1)的进气口接空气源，且各级压缩机中，上一级压缩机的出气口经管线穿过所述蓄热/换热器(2)后与下一级压缩机的进气口相连，最后一级高压压缩机(38)的出气口经管线(39、16)穿过所述蓄热/换热器(2)和蓄冷/换热器(4)后与所述膨胀机组(40)的进气口联通；所述涡轮机组(9、10、43、46)包括至少一台低压涡轮机(46)、至少一台高压涡轮机(10)，相互串联或集成为整体多级涡轮机组，所述低温储罐(6)中的液态空气经管线依次通过阀门(7)、低温泵(8)、蓄冷/换热器(4)、蓄热/换热器(2)转变为超超临界状态的空气后通入第一级中，各级涡轮机中，上一级涡轮机的出气口经管线穿过所述蓄热/换热器(2)后依次与下一级涡轮机的进气口相连通，最后一级低压涡轮机(46)的出气口通大气；所述超超临界空气储能/释能系统的工作流程为：储能时，利用驱动单元(12)驱动压缩机组(1、3、35、38)，将一定量的空气压缩至超超临界状态，压缩热被回收并存储在蓄热/换热器(2)中；超超临界空气进入蓄冷/换热器(4)中冷却后再进入膨胀机组(40)降温降压并回收膨胀功，低温压缩空气通过膨胀机组(40)或膨胀机组(40)和节流阀(48)的组合后完全或绝大部分液化，液态空气进入低温储罐(6)存储；释能时，低温泵(8)对液态空气加压至超超临界压力，高压液态空气在蓄冷/换热器(4)中升温至超超临界状态并回收冷能，在蓄热/换热器(2)中吸收压缩热将超超临界空气进一步升温，然后进入涡轮机组(9、10、43、46)膨胀做功，带动发电机(11)发电。2.根据权利要求1所述的超超临界空气储能/释能系统，其特征在于：所述驱动单元(12)与压缩机组(1、3、35、38)的