本技术涉及能源利用,尤其涉及一种耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统。
背景技术:
1、目前,压缩空气储能系统等物理储能多应用于大容量储能环境,用于输电网的电能储能与释放,以实现大电网的削峰填谷,但是配电网侧的微信压缩空气储能系统的研究较少。随着光伏、风电等分布式新能源电力在配电网中的渗透率不断提高,为保障配电网的安全稳定运行,分布式储能在配电网侧的应用场景逐渐显现,具有长寿命的微型压缩空气储能系统也是分布式储能中的重要类型之一。
2、压缩空气储能系统的空气压缩过程中所需做功量最小的形式是等温压缩,但是实际上压缩过程进行比较快,气体在压缩过程中不能充分换热,很难实现等温压缩,而实际的压缩过程更接近于绝热过程,另外由于储气室内的气体压力较高,对于空气压缩最终温度比较高,对材料和系统的稳定运行都有很大的影响,此外,高温高压的压缩空气使得储气室的容积率较低,因此有效降低压缩空气温度,可以降低压缩机能耗及成本,增加储气室的有效储气量,提高能源利用率。
3、现有技术公开了一种对膨胀机尾气中的冷量进行回收储存,并用于降低储气室储气温度,提升有效储气量的压缩空气储能系统。但是,该种尾气回冷的压缩空气储能系统仅回收存储了尾气中的冷量,用于降低储气室储气温度,并未完全利用压缩空气的膨胀功。因而,研究耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统是本领域技术人员亟待解决的技术问题,他一方面能够利用太阳光热资源提升微型压缩空气储能系统的效率,同时也能够充分利用微型压缩空气储能系统排放的冷量,满足配网侧用户的供冷需求。
技术实现思路
1、本技术提供了一种耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统,用于改善现有的压缩空气储能系统,没有充分利用压缩空气的膨胀功,存在能源利用率不高的技术问题。
2、有鉴于此,本技术第一方面提供了一种耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统,包括:太阳能光伏集热子系统、储能子系统、释能子系统和蓄冷预冷空气子系统;
3、所述太阳能光伏集热子系统包括太阳能集热器,用于汇聚热量;
4、所述储能子系统包括空气压缩机,所述空气压缩机与配电网连接,用于通过配电网提供的电能对输入的低温低压空气进行压缩获取压缩空气;
5、所述释能子系统包括预热器和第一膨胀机,所述预热器的一个进口用于获取所述太阳能光伏集热子系统中的热量,另一个进口获取所述压缩空气,所述释能子系统用于将所述压缩空气与所述热量进行热交换形成高温高压气体,对所述高温高压气体进行膨胀做功,输出膨胀功带动发电机发电,以提供电能,并且将膨胀做功后的尾气传输给所述蓄冷预冷空气子系统;
6、所述蓄冷预冷空气子系统包括制冷装置和蓄冷冷却装置,用于对膨胀做功后的尾气进行冷却,将得到的低温尾气作为冷量传输到配电网侧的供冷用户中,并在所述储能子系统运行时,对所述储能子系统的输入空气进行冷却得到低温低压空气。
7、可选的,所述太阳能光伏集热子系统还包括热水箱、冷水箱和第一液体泵;
8、所述太阳能集热器的输入端连接所述第一液体泵的输出端,所述太阳能集热器的输出端连接所述热水箱的输入端,所述热水箱的输出端连接所述预热器的输入端;
9、所述第一液体泵的输入端连接所述冷水箱的输出端,所述冷水箱的输入端连接所述预热器的输出端;
10、所述太阳能集热器中流动着集热液体,所述集热液体用于吸收所述太阳能集热器汇聚的热量,然后传输到所述热水箱中进行存储;
11、所述预热器用于将所述压缩空气与所述集热液体进行热交换形成高温高压气体,并将交换后的集热液体传输到所述冷水箱中,通过所述第一液体泵将冷水箱中的低温的集热液体加压传输到所述太阳能集热器中进行吸热。
12、可选的,所述太阳能光伏集热子系统还包括第一流量调节阀,所述第一流量调节阀设置在所述热水箱与所述预热器之间。
13、可选的,所述储能子系统还包括:第一控制阀门和储气室;
14、所述第一控制阀门设置在所述储气室的输入端与所述空气压缩机的输出端之间,用于控制所述储气室的输入端;
15、所述储气室用于存储所述压缩空气。
16、可选的,所述释能子系统还包括第二控制阀,所述第二控制阀设置在所述储气室的输出端与所述预热器的输入端之间,用于控制所述储气室的输出端。
17、可选的,所述制冷装置包括第二膨胀机、联轴器、压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器;
18、所述第二膨胀机的输入端连接所述预热器的输出端,所述第二膨胀机的输出端通过所述联轴器与所述压缩机的输入端连接,所述压缩机的输出端与冷凝器的输入端连接,所述冷凝器的输出端与蒸发器的输入端连接,所述蒸发器的输出端连接所述压缩机的输入端。
19、可选的,所述制冷装置还包括节流阀,所述节流阀设置在所述冷疑器与所述蒸发器之间,用于将所述冷疑器输出的饱和液体进行节流减压到所述蒸发器中。
20、可选的,所述蓄冷冷却装置包括:换热器、蓄冷器、第二流量调节阀、预冷器、储液罐和第二液体泵;
21、所述换热器的输入端分别连接所述第一膨胀机和所述第二膨胀机的输出端,所述换热器的输出端连接所述蒸发器的输入端,所述蒸发器的输出端连接所述蓄冷器的输入端,所述蓄冷器的输出端通过所述第二流量调节阀连接所述预冷器的输入端,所述预冷器的输出端连接所述储液罐的输入端,所述储液罐的输出端通过所述第二液体泵连接所述换热器的输入端。
22、可选的,所述制冷装置包括第二膨胀机、联动轴和回热器;
23、所述第二膨胀机的输入端分别连接所述预热器的输出端和所述回热器的输出端,所述第二膨胀机的输出端通过所述联轴器与所述空气压缩机的输入端连接,所述回热器的输入端连接所述空气压缩机的输出端。
24、可选的,所述蓄冷冷却装置包括:蓄冷器、蒸发器、第二流量调节阀、预冷器、储液罐和第二液体泵;
25、所述蒸发器的输入端分别连接所述第一膨胀机的输出端、所述第二膨胀机的输出端以及通过所述第二液体泵连接所述储液罐的输出端,所述蒸发器的输出端连接所述蓄冷器的输入端,所述蓄冷器的输出端通过所述第二流量调节阀连接所述预冷器的输入端,所述预冷器的输出端连接所述储液罐的输入端。
26、从以上技术方案可以看出,本技术具有以下优点:
27、本技术提供的耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统,通过太阳能光伏集热子系统收集热量,通过配电网为空气压缩机提供电能带动其工作获取压缩空气,并通过释能子系统中的预热器实现压缩空气与收集的热量的热交换形成高温高压气体,然后通过第一膨胀机对高温高压气体进行膨胀做功,输出膨胀功带动发电机发电,以提供电能,并且将膨胀做功后的尾气传输给蓄冷预冷空气子系统进行冷却,将得到的低温尾气传输给配电网侧的供冷用户,为配电网侧用户提供冷量,本技术利用膨胀功带动发电机发电,以提供电能,利用了光热来提升效率,提高了能量利用率,并且在储能与释能过程中,可以提供冷量和热量,使得整个系统能量的利用最大化。
1.一种耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统,其特征在于,包括:太阳能光伏集热子系统、储能子系统、释能子系统和蓄冷预冷空气子系统;
2.根据权利要求1所述的耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统,其特征在于,所述太阳能光伏集热子系统还包括热水箱、冷水箱和第一液体泵;
3.根据权利要求2所述的耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统,其特征在于,所述太阳能光伏集热子系统还包括第一流量调节阀,所述第一流量调节阀设置在所述热水箱与所述预热器之间。
4.根据权利要求1所述的耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统,其特征在于,所述储能子系统还包括:第一控制阀门和储气室;
5.根据权利要求4所述的耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统,其特征在于,所述释能子系统还包括第二控制阀,所述第二控制阀设置在所述储气室的输出端与所述预热器的输入端之间,用于控制所述储气室的输出端。
6.根据权利要求1所述的耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统,其特征在于,所述制冷装置包括第二膨胀机、联轴器、压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器;
7.根据权利要求6所述的耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统,其特征在于,所述制冷装置还包括节流阀,所述节流阀设置在所述冷疑器与所述蒸发器之间,用于将所述冷疑器输出的饱和液体进行节流减压到所述蒸发器中。
8.根据权利要求6所述的耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统,其特征在于,所述蓄冷冷却装置包括:换热器、蓄冷器、第二流量调节阀、预冷器、储液罐和第二液体泵;
9.根据权利要求1所述的耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统,其特征在于,所述制冷装置包括第二膨胀机、联动轴和回热器;
10.根据权利要求9所述的耦合光热系统的配网侧电冷联供微型压缩空气储能系统,其特征在于,所述蓄冷冷却装置包括:蓄冷器、蒸发器、第二流量调节阀、预冷器、储液罐和第二液体泵;