一种瓦斯浓缩系统和液态空气储能系统的耦合方法及系统与流程

本发明涉及液态空气储能，尤其涉及一种瓦斯浓缩系统和液态空气储能系统的耦合方法及系统。

背景技术：

1、液态空气储能(laes，liquidair energy storage)，作为储能技术中的一种，其原理是利用价格低廉的谷电，吸收环境中的空气，然后将其冷却直至其成为液体进行存储，而在用电高峰时再从罐中释放液态空气并升压升温，然后进入膨胀机做功发电，实现谷电峰用，可以在电网调峰中起到重要作用。

2、目前，液态空气储能系统的释放环节中的膨胀热能主要来源于前端储能环节中捕获的压缩热能，但该热能有效，进而限制了液态空气储能系统的发电效率；另一方面，液态空气储能系统的热能循环系统中的低品位热能常被忽略，导致其能源利用率不足，造成一定的能源白白浪费。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种瓦斯浓缩系统和液态空气储能系统的耦合方法，解决现有技术中液态空气储能系统发电效率受限，且系统中能源利用率较低的问题。

2、本发明实施例公开了一种瓦斯浓缩系统和液态空气储能系统的耦合方法，包括：捕获液态空气储能系统在储能环节和/或释放环节中的压缩热能，并将所捕获的压缩热能导入瓦斯浓缩系统作为高浓瓦斯的脱附热能使用；和/或，捕获瓦斯浓缩系统产出的高浓瓦斯经燃烧所产生的瓦斯热能，并将所捕获的瓦斯热能导入液态空气储能系统作为汽化空气的膨胀热能使用；其中，所述瓦斯热能的温度高于所述压缩热能的温度。

3、可选地，所述耦合方法，还包括：存储所捕获的所述压缩热能，并在所述瓦斯浓缩系统的瓦斯浓缩环节运行时，作为瓦斯的脱附热能使用；和/或，存储所捕获的所述瓦斯热能，并在所述液态空气储能系统的释放环节运行时，作为汽化空气的膨胀热能使用。

4、可选地，所述压缩热能为所述液态空气储能系统在储能环节和/或释放环节中的低品位热能。

5、可选地，所述耦合方法，还包括：利用所述压缩热能对所述汽化空气进行一级加热膨胀，再利用所述瓦斯热能对升温后的汽化空气进行二级加热膨胀。

6、本发明的另一个目的在于提出一种瓦斯浓缩系统和液态空气储能系统的耦合系统，实施所述瓦斯浓缩系统和液态空气储能系统的耦合方法。

7、本发明实施例中公开了一种瓦斯浓缩系统和液态空气储能系统的耦合系统，包括：压缩热能循环模块，用于液态空气储能系统的储能环节与释放环节之间的压缩热能的热能循环；瓦斯浓缩模块，用于将低浓瓦斯转换为高浓瓦斯；第一耦合换热模块，用于捕获所述压缩热能循环模块中的压缩热能，并将所捕获的压缩热能导入所述瓦斯浓缩模块作为高浓瓦斯的脱附热能使用；瓦斯燃烧模块，用于燃烧高浓瓦斯产生瓦斯热能；液态空气释放模块，用于实施液态空气的汽化与膨胀；第二耦合换热模块，用于捕获所述瓦斯燃烧模块产生的瓦斯热能，并将所捕获的瓦斯热能导入所述液态空气释放模块作为汽化空气的膨胀热能使用；其中，所述瓦斯热能的温度高于所述压缩热能的温度。

8、可选地，所述耦合系统，还包括：第一耦合蓄热模块，用于储存所述瓦斯燃烧模块产生的瓦斯热能；第三耦合换热模块，用于捕获所述瓦斯燃烧模块产生的瓦斯热能，并将所述瓦斯热能导入所述第一耦合蓄热模块；所述第二耦合换热模块用于将所述第一耦合蓄热模块中的瓦斯热能导入所述液态空气释放模块作为汽化空气的膨胀热能使用。

9、可选地，所述耦合系统，还包括：第二耦合蓄热模块，用于储存所述压缩热能循环模块中的压缩热能；第四耦合换热模块，用于捕获所述压缩热能循环模块中的压缩热能，并将所述压缩热能导入所述第一耦合蓄热模块；所述第一耦合换热模块用于将所述第二耦合蓄热模块中的压缩热能导入瓦斯浓缩模块作为高浓瓦斯的脱附热能使用。

10、可选地，所述液态空气释放模块，包括：依次串接的液态空气存储罐、蒸发器、换热器和膨胀机组；所述压缩热能循环模块包括：蓄热罐，用于存储所述压缩热能；其中，所述换热器从所述蓄热罐捕获所述压缩热能；所述第二耦合换热模块用于捕获所述瓦斯燃烧模块产生的瓦斯热能，并将所捕获的瓦斯热能导入所述压缩热能循环模块的蓄热罐。

11、可选地，所述液态空气释放模块，包括：依次串接的液态空气存储罐、蒸发器、换热器和膨胀机组；所述压缩热能循环模块包括：蓄热罐，用于存储所述压缩热能；其中，所述换热器从所述蓄热罐捕获所述压缩热能，对所述汽化空气进行一级加热膨胀；所述第二耦合换热模块串接在所述换热器与所述膨胀机组之间，利用所述瓦斯热能对升温后的汽化空气进行二级加热膨胀。

12、可选地，所述瓦斯浓缩模块采用沸石转轮设备；和/或，所述瓦斯燃烧模块采用蓄热式氧化炉。

13、本发明实施例提供的瓦斯浓缩系统和液态空气储能系统的耦合方法，一方面，通过捕获瓦斯浓缩系统中高浓瓦斯经燃烧所产生的瓦斯热能，并将温度超过液态空气储能系统的压缩热能的瓦斯热能导入液态空气储能系统作为汽化空气的膨胀热能使用，可有效提高汽化空气的膨胀温度，进而提升液态空气储能系统的发电效率；另一方面，通过捕获液态空气储能系统在储能环节和/或释放环节中的压缩热能，并将所捕获的压缩热能导入瓦斯浓缩系统作为高浓瓦斯的脱附热能使用，进一步提升液态空气储能系统的能源利用率，控制能源消耗成本。

技术特征：

1.一种瓦斯浓缩系统和液态空气储能系统的耦合方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的耦合方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的耦合方法，其特征在于，所述压缩热能为所述液态空气储能系统在储能环节和/或释放环节中的低品位热能。

4.根据权利要求1所述的耦合方法，其特征在于，还包括：

5.一种瓦斯浓缩系统和液态空气储能系统的耦合系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的耦合系统，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求5所述的耦合系统，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求5所述的耦合系统，其特征在于，所述液态空气释放模块，包括：依次串接的液态空气存储罐、蒸发器、换热器和膨胀机组；

9.根据权利要求5所述的耦合系统，其特征在于，所述液态空气释放模块，包括：依次串接的液态空气存储罐、蒸发器、换热器和膨胀机组；

10.根据权利要求5所述的耦合系统，其特征在于，所述瓦斯浓缩模块采用沸石转轮设备；和/或，所述瓦斯燃烧模块采用蓄热式氧化炉。

技术总结
本发明公开了一种瓦斯浓缩系统和液态空气储能系统的耦合方法及系统，涉及储能技术领域，该耦合方法，包括：捕获液态空气储能系统在储能环节和/或释放环节中的压缩热能，并将所捕获的压缩热能导入瓦斯浓缩系统作为高浓瓦斯的脱附热能使用；和/或，捕获瓦斯浓缩系统产出的高浓瓦斯经燃烧所产生的瓦斯热能，并将所捕获的瓦斯热能导入液态空气储能系统作为汽化空气的膨胀热能使用；其中，所述瓦斯热能的温度高于所述压缩热能的温度。本发明通过捕获高浓瓦斯经燃烧所产生的瓦斯热能，并将温度超过压缩热能的瓦斯热能作为汽化空气的膨胀热能使用，可有效提高汽化空气的膨胀温度，进而提高发电效率。

技术研发人员：肖云汉,舒彬,赵伟
受保护的技术使用者：北京瑞碳控股有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8