一种高压空气储能的热回收装置及其控制方法与流程

本发明涉及高压气体储能热回收，具体为一种高压空气储能的热回收装置及其控制方法。

背景技术：

1、随着全球能源需求的不断增长，以及对环境保护意识的提高，可再生能源的开发和利用已成为全球能源发展的主要趋势。然而，可再生能源如风能、太阳能等具有间歇性和不稳定性，这给电网的稳定运行带来了挑战。因此，开发高效的储能技术以平衡供需、提高电网的稳定性和可靠性变得尤为重要。

2、高压空气储能技术是一种利用空气压缩和膨胀过程来储存和释放能量的技术。它通过在电力充足时将电能转换为高压空气的势能储存起来，在电力需求高峰时释放高压空气驱动涡轮发电，从而实现能量的有效存储和利用。这种技术具有储能密度高、寿命长、环境友好等优点，是解决可再生能源波动性的有效手段之一。

3、然而，在高压空气储能系统中，空气压缩过程会产生大量的热能，这部分热能如果不加以回收利用，将会造成能源的浪费。因此，开发一种热回收装置及其控制方法，能够有效地回收和利用这部分热能，对于提高整个储能系统的能效和经济性具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明提供一种高压空气储能的热回收装置及其控制方法，解决了现有高压气体储能的冷热源浪费的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压空气储能的热回收装置，包括液体储能压缩气体系统、压缩储能系统以及用户换热系统；

3、所述液体储能压缩气体系统包括高压水箱、发电透平、高压水泵、蓄水箱以及高压水箱换热翅片；所述高压水箱内含高压气体，且所述高压水箱换热翅片位于所述高压水箱内部气体顶部位置，所述高压水箱两侧分别设有液体进口和液体出口，通过所述液体进口连接一侧的高压水泵，所述高压水泵连接一侧的蓄水箱，通过所述液体出口连接另一侧的发电透平，且所述发电透平连接所述蓄水箱另一侧；

4、所述压缩储能系统包括储温箱、压缩机以及四通换向阀；所述用户换热系统包括储温箱压缩机换热器、储温箱用户换热器；所述储温箱压缩机换热器位于所述储温箱内部，且所述储温箱与用户之间通过所述储温箱用户换热器相连；

5、所述储温箱压缩机换热器一端与所述压缩机通过设有的四通换向阀一接口连接，所述压缩机与所述高压水箱换热翅片一端通过所述四通换向阀另一接口相连，所述储温箱压缩机换热器另一端与所述高压水箱换热翅片另一端相连；通过回收气体储能时压缩和膨胀过程中的能量浪费，并在发电时进行补充从而提高储电效率，同时通过储温箱的冷热端为用户提供冷热源。

6、优选的，所述储温箱内部设有相变材料相变储能，进而通过所述储温箱进行换热。

7、优选的，所述压缩储能系统还包括第一止回阀、第一膨胀阀、第二止回阀、第二膨胀阀、干燥器以及视液镜，所述第一止回阀、干燥器、视液镜以及第二止回阀依次连接在所述储温箱压缩机换热器另一端与所述高压水箱换热翅片之间，同时所述第一膨胀阀和第二膨胀阀分别并联在所述第一止回阀和第二止回阀上。

8、优选的，储能时，所述高压水箱的气体热量被所述压缩储能系统储存，并对压缩气体进行降温。

9、优选的，放电时，所述高压水箱的气体吸热，并通过所述压缩储能系统储存并进行加热补充。

10、本发明还提供了一种高压空气储能的热回收装置的控制方法，包括以下步骤：

11、1)储能时，高压水泵将蓄水箱内的液体泵入高压水箱内，高压水箱内液面升高将气体压缩成高压气体进行储能，气体被压缩生热；

12、接着通过所述压缩储能系统进行储热工作，压缩机将高压高温蒸汽工质压入四通换向阀，四通换向阀①和②、④和③导通，热工质进入储温箱进行热交换，所述储温箱内部设有相变材料相变储能，进而通过所述储温箱进行换热，工质释放部分能量后凝结为高压稍冷的液体工质。高压稍冷的液体工质进入通过第一止回阀，第一膨胀阀关闭不起作用，然后经过干燥器、视液镜，被第二止回阀阻拦，进入第二膨胀阀释压膨胀，工质体积膨胀压力降低温度降低成为低压低温气液混合工质。低压低温气液混合工质进入高压水箱换热翅片，对液体储能压缩气体系统换热降温，工质沸腾蒸发带走热能，换热后的工质经过四通换向阀的④和③重新回到压缩机加压，形成一个换热循环；

13、2)放电时，高压水泵停止工作，高压水箱液体出口打开，高压液体进入发电透平进行发电，高压水箱的压缩气体膨胀做功，气体膨胀做功吸热；

14、接着通过压缩储能系统进行补充放热工作，压缩机将高压高温蒸汽工质压入四通换向阀，四通换向阀①和④、②和③导通，热工质进入高压水箱换热翅片进行热交换提供热量，工质释放部分能量后凝结为高压稍冷的液体工质，高压稍冷的液体工质通过第二止回阀，第二膨胀阀关闭不起作用，然后经过视液镜、干燥器，被第一止回阀阻拦，进入第一膨胀阀释压膨胀，工质体积膨胀压力降低成为气液混合工质温度降低，低压低温气液混合工质进入储温箱换热，工质沸腾蒸发从储温箱相变材料中吸热，吸热后的工质回到四通换向阀的②和③重新回到压缩机加压，形成一个换热循环。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果：

16、1、本发明，可避免高压气体储能的冷热源浪费，减少回收气体储能时，压缩和膨胀过程中的能量浪费，并在发电时进行补充热量从而提高储电效率，有助于减少温室气体排放，对环境更加友好，能够满足现代社会对高效、可靠和环保能源解决方案的需求。

17、2、本发明不仅能够储存和释放能量，还能够从系统中提取冷热源供用户使用，这种冷热源可以直接用于换热，满足工业或住宅的供暖和制冷需求，提高了能源利用效率，促进能源结构的优化和能源系统的可持续发展。

18、3、本发明通过热泵技术，系统可以将低品位的热能转换为高品位的热能，从而提高热泵的工作效率，这不仅减少了能源消耗，还提高了能源利用的经济性。

19、4、本发明可以根据用户的具体需求调整工作模式，以适应不同规模的能量储存需求，无论是用于电网调峰、可再生能源的能量储存，还是作为工业过程中的冷热能供应。

技术特征：

1.一种高压空气储能的热回收装置，其特征在于：包括液体储能压缩气体系统、压缩储能系统以及用户换热系统；

2.根据权利要求1所述的一种高压空气储能的热回收装置，其特征在于：所述储温箱内部设有相变材料相变储能，进而通过所述储温箱进行换热。

3.根据权利要求1所述的一种高压空气储能的热回收装置，其特征在于：所述压缩储能系统还包括第一止回阀、第一膨胀阀、第二止回阀、第二膨胀阀、干燥器以及视液镜，所述第一止回阀、干燥器、视液镜以及第二止回阀依次连接在所述储温箱压缩机换热器另一端与所述高压水箱换热翅片之间，同时所述第一膨胀阀和第二膨胀阀分别并联在所述第一止回阀和第二止回阀上。

4.根据权利要求1所述的一种高压空气储能的热回收装置，其特征在于：储能时，所述高压水箱的气体热量被所述压缩储能系统储存，并对压缩气体进行降温。

5.根据权利要求1所述的一种高压空气储能的热回收装置，其特征在于：放电时，所述高压水箱的气体吸热，并通过所述压缩储能系统储存并进行加热补充。

6.一种基于上述权利要求1-5中任一项所述的高压空气储能的热回收装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种高压空气储能的热回收装置及其控制方法，涉及高压气体储能热回收技术领域，包括液体储能压缩气体系统、压缩储能系统以及用户换热系统，所述液体储能压缩气体系统包括高压水箱、发电透平、高压水泵、蓄水箱和高压水箱换热翅片；所述压缩储能系统包括储温箱、压缩机、四通换向阀、止回阀、膨胀阀、干燥器和视液镜；所述用户换热系统包括储温箱压缩机换热器和储温箱用户换热器。本发明通过回收气体储能时压缩和膨胀过程中的能量浪费，并在发电时进行补充从而提高储电效率，同时通过储温箱的冷热端为用户提供冷热源，有助于减少温室气体排放，对环境更加友好，能够满足现代社会对高效、可靠和环保能源解决方案的需求。

技术研发人员：王泽昕,王龙,张奔,张欢欢
受保护的技术使用者：江苏程轶能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/23