本發(fā)明涉及高壓氣體儲(chǔ)能熱回收，具體為一種高壓空氣儲(chǔ)能的熱回收裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源需求的不斷增長(zhǎng)，以及對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，可再生能源的開發(fā)和利用已成為全球能源發(fā)展的主要趨勢(shì)。然而，可再生能源如風(fēng)能、太陽能等具有間歇性和不穩(wěn)定性，這給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)高效的儲(chǔ)能技術(shù)以平衡供需、提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性變得尤為重要。

2、高壓空氣儲(chǔ)能技術(shù)是一種利用空氣壓縮和膨脹過程來儲(chǔ)存和釋放能量的技術(shù)。它通過在電力充足時(shí)將電能轉(zhuǎn)換為高壓空氣的勢(shì)能儲(chǔ)存起來，在電力需求高峰時(shí)釋放高壓空氣驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)能量的有效存儲(chǔ)和利用。這種技術(shù)具有儲(chǔ)能密度高、壽命長(zhǎng)、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是解決可再生能源波動(dòng)性的有效手段之一。

3、然而，在高壓空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，空氣壓縮過程會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，這部分熱能如果不加以回收利用，將會(huì)造成能源的浪費(fèi)。因此，開發(fā)一種熱回收裝置及其控制方法，能夠有效地回收和利用這部分熱能，對(duì)于提高整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的能效和經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種高壓空氣儲(chǔ)能的熱回收裝置及其控制方法，解決了現(xiàn)有高壓氣體儲(chǔ)能的冷熱源浪費(fèi)的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種高壓空氣儲(chǔ)能的熱回收裝置，包括液體儲(chǔ)能壓縮氣體系統(tǒng)、壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)以及用戶換熱系統(tǒng)；

3、所述液體儲(chǔ)能壓縮氣體系統(tǒng)包括高壓水箱、發(fā)電透平、高壓水泵、蓄水箱以及高壓水箱換熱翅片；所述高壓水箱內(nèi)含高壓氣體，且所述高壓水箱換熱翅片位于所述高壓水箱內(nèi)部氣體頂部位置，所述高壓水箱兩側(cè)分別設(shè)有液體進(jìn)口和液體出口，通過所述液體進(jìn)口連接一側(cè)的高壓水泵，所述高壓水泵連接一側(cè)的蓄水箱，通過所述液體出口連接另一側(cè)的發(fā)電透平，且所述發(fā)電透平連接所述蓄水箱另一側(cè)；

4、所述壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)包括儲(chǔ)溫箱、壓縮機(jī)以及四通換向閥；所述用戶換熱系統(tǒng)包括儲(chǔ)溫箱壓縮機(jī)換熱器、儲(chǔ)溫箱用戶換熱器；所述儲(chǔ)溫箱壓縮機(jī)換熱器位于所述儲(chǔ)溫箱內(nèi)部，且所述儲(chǔ)溫箱與用戶之間通過所述儲(chǔ)溫箱用戶換熱器相連；

5、所述儲(chǔ)溫箱壓縮機(jī)換熱器一端與所述壓縮機(jī)通過設(shè)有的四通換向閥一接口連接，所述壓縮機(jī)與所述高壓水箱換熱翅片一端通過所述四通換向閥另一接口相連，所述儲(chǔ)溫箱壓縮機(jī)換熱器另一端與所述高壓水箱換熱翅片另一端相連；通過回收氣體儲(chǔ)能時(shí)壓縮和膨脹過程中的能量浪費(fèi)，并在發(fā)電時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充從而提高儲(chǔ)電效率，同時(shí)通過儲(chǔ)溫箱的冷熱端為用戶提供冷熱源。

6、優(yōu)選的，所述儲(chǔ)溫箱內(nèi)部設(shè)有相變材料相變儲(chǔ)能，進(jìn)而通過所述儲(chǔ)溫箱進(jìn)行換熱。

7、優(yōu)選的，所述壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括第一止回閥、第一膨脹閥、第二止回閥、第二膨脹閥、干燥器以及視液鏡，所述第一止回閥、干燥器、視液鏡以及第二止回閥依次連接在所述儲(chǔ)溫箱壓縮機(jī)換熱器另一端與所述高壓水箱換熱翅片之間，同時(shí)所述第一膨脹閥和第二膨脹閥分別并聯(lián)在所述第一止回閥和第二止回閥上。

8、優(yōu)選的，儲(chǔ)能時(shí)，所述高壓水箱的氣體熱量被所述壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存，并對(duì)壓縮氣體進(jìn)行降溫。

9、優(yōu)選的，放電時(shí)，所述高壓水箱的氣體吸熱，并通過所述壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存并進(jìn)行加熱補(bǔ)充。

10、本發(fā)明還提供了一種高壓空氣儲(chǔ)能的熱回收裝置的控制方法，包括以下步驟：

11、1)儲(chǔ)能時(shí)，高壓水泵將蓄水箱內(nèi)的液體泵入高壓水箱內(nèi)，高壓水箱內(nèi)液面升高將氣體壓縮成高壓氣體進(jìn)行儲(chǔ)能，氣體被壓縮生熱；

12、接著通過所述壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)熱工作，壓縮機(jī)將高壓高溫蒸汽工質(zhì)壓入四通換向閥，四通換向閥①和②、④和③導(dǎo)通，熱工質(zhì)進(jìn)入儲(chǔ)溫箱進(jìn)行熱交換，所述儲(chǔ)溫箱內(nèi)部設(shè)有相變材料相變儲(chǔ)能，進(jìn)而通過所述儲(chǔ)溫箱進(jìn)行換熱，工質(zhì)釋放部分能量后凝結(jié)為高壓稍冷的液體工質(zhì)。高壓稍冷的液體工質(zhì)進(jìn)入通過第一止回閥，第一膨脹閥關(guān)閉不起作用，然后經(jīng)過干燥器、視液鏡，被第二止回閥阻攔，進(jìn)入第二膨脹閥釋壓膨脹，工質(zhì)體積膨脹壓力降低溫度降低成為低壓低溫氣液混合工質(zhì)。低壓低溫氣液混合工質(zhì)進(jìn)入高壓水箱換熱翅片，對(duì)液體儲(chǔ)能壓縮氣體系統(tǒng)換熱降溫，工質(zhì)沸騰蒸發(fā)帶走熱能，換熱后的工質(zhì)經(jīng)過四通換向閥的④和③重新回到壓縮機(jī)加壓，形成一個(gè)換熱循環(huán)；

13、2)放電時(shí)，高壓水泵停止工作，高壓水箱液體出口打開，高壓液體進(jìn)入發(fā)電透平進(jìn)行發(fā)電，高壓水箱的壓縮氣體膨脹做功，氣體膨脹做功吸熱；

14、接著通過壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充放熱工作，壓縮機(jī)將高壓高溫蒸汽工質(zhì)壓入四通換向閥，四通換向閥①和④、②和③導(dǎo)通，熱工質(zhì)進(jìn)入高壓水箱換熱翅片進(jìn)行熱交換提供熱量，工質(zhì)釋放部分能量后凝結(jié)為高壓稍冷的液體工質(zhì)，高壓稍冷的液體工質(zhì)通過第二止回閥，第二膨脹閥關(guān)閉不起作用，然后經(jīng)過視液鏡、干燥器，被第一止回閥阻攔，進(jìn)入第一膨脹閥釋壓膨脹，工質(zhì)體積膨脹壓力降低成為氣液混合工質(zhì)溫度降低，低壓低溫氣液混合工質(zhì)進(jìn)入儲(chǔ)溫箱換熱，工質(zhì)沸騰蒸發(fā)從儲(chǔ)溫箱相變材料中吸熱，吸熱后的工質(zhì)回到四通換向閥的②和③重新回到壓縮機(jī)加壓，形成一個(gè)換熱循環(huán)。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

16、1、本發(fā)明，可避免高壓氣體儲(chǔ)能的冷熱源浪費(fèi)，減少回收氣體儲(chǔ)能時(shí)，壓縮和膨脹過程中的能量浪費(fèi)，并在發(fā)電時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充熱量從而提高儲(chǔ)電效率，有助于減少溫室氣體排放，對(duì)環(huán)境更加友好，能夠滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)高效、可靠和環(huán)保能源解決方案的需求。

17、2、本發(fā)明不僅能夠儲(chǔ)存和釋放能量，還能夠從系統(tǒng)中提取冷熱源供用戶使用，這種冷熱源可以直接用于換熱，滿足工業(yè)或住宅的供暖和制冷需求，提高了能源利用效率，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和能源系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

18、3、本發(fā)明通過熱泵技術(shù)，系統(tǒng)可以將低品位的熱能轉(zhuǎn)換為高品位的熱能，從而提高熱泵的工作效率，這不僅減少了能源消耗，還提高了能源利用的經(jīng)濟(jì)性。

19、4、本發(fā)明可以根據(jù)用戶的具體需求調(diào)整工作模式，以適應(yīng)不同規(guī)模的能量?jī)?chǔ)存需求，無論是用于電網(wǎng)調(diào)峰、可再生能源的能量?jī)?chǔ)存，還是作為工業(yè)過程中的冷熱能供應(yīng)。

技術(shù)特征：

1.一種高壓空氣儲(chǔ)能的熱回收裝置，其特征在于：包括液體儲(chǔ)能壓縮氣體系統(tǒng)、壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)以及用戶換熱系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓空氣儲(chǔ)能的熱回收裝置，其特征在于：所述儲(chǔ)溫箱內(nèi)部設(shè)有相變材料相變儲(chǔ)能，進(jìn)而通過所述儲(chǔ)溫箱進(jìn)行換熱。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓空氣儲(chǔ)能的熱回收裝置，其特征在于：所述壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括第一止回閥、第一膨脹閥、第二止回閥、第二膨脹閥、干燥器以及視液鏡，所述第一止回閥、干燥器、視液鏡以及第二止回閥依次連接在所述儲(chǔ)溫箱壓縮機(jī)換熱器另一端與所述高壓水箱換熱翅片之間，同時(shí)所述第一膨脹閥和第二膨脹閥分別并聯(lián)在所述第一止回閥和第二止回閥上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓空氣儲(chǔ)能的熱回收裝置，其特征在于：儲(chǔ)能時(shí)，所述高壓水箱的氣體熱量被所述壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存，并對(duì)壓縮氣體進(jìn)行降溫。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓空氣儲(chǔ)能的熱回收裝置，其特征在于：放電時(shí)，所述高壓水箱的氣體吸熱，并通過所述壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存并進(jìn)行加熱補(bǔ)充。

6.一種基于上述權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的高壓空氣儲(chǔ)能的熱回收裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高壓空氣儲(chǔ)能的熱回收裝置及其控制方法，涉及高壓氣體儲(chǔ)能熱回收技術(shù)領(lǐng)域，包括液體儲(chǔ)能壓縮氣體系統(tǒng)、壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)以及用戶換熱系統(tǒng)，所述液體儲(chǔ)能壓縮氣體系統(tǒng)包括高壓水箱、發(fā)電透平、高壓水泵、蓄水箱和高壓水箱換熱翅片；所述壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)包括儲(chǔ)溫箱、壓縮機(jī)、四通換向閥、止回閥、膨脹閥、干燥器和視液鏡；所述用戶換熱系統(tǒng)包括儲(chǔ)溫箱壓縮機(jī)換熱器和儲(chǔ)溫箱用戶換熱器。本發(fā)明通過回收氣體儲(chǔ)能時(shí)壓縮和膨脹過程中的能量浪費(fèi)，并在發(fā)電時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充從而提高儲(chǔ)電效率，同時(shí)通過儲(chǔ)溫箱的冷熱端為用戶提供冷熱源，有助于減少溫室氣體排放，對(duì)環(huán)境更加友好，能夠滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)高效、可靠和環(huán)保能源解決方案的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：王澤昕,王龍,張奔,張歡歡
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇程軼能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23