CN106091577A - 一种冷热联供型的深冷液化空气方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热能供给方法、冷能供给方法、热能供给系统和冷能供给系统，其中热能供给方法，包括以下步骤：步骤1：利用电能将气态空气在低温高压条件下转化为液态空气；步骤2：收集步骤1的转化过程中释放的热能；步骤3：使用步骤2中收集的热能进行热能的供给，利用液化空气储能技术中产生的余冷和余热进行热能和冷能的供给，提高了能源的利用效率，避免了浪费。

Description

一种冷热联供型的深冷液化空气方法与系统

技术领域

本发明涉及液化空气储能技术领域，具体涉及使用液化空气进行的热能供给方法、冷能供给方法、热能供给系统和冷能供给系统。

背景技术

深冷液化空气储能技术是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式，液态空气储能系统具有储能容量较大、储能周期长、占地小不依赖于地理条件等优点。储能时，电能将空气压缩、冷却并液化，同时存储该过程中释放的热能，用于释能时加热空气；释能时，液态空气被加压、气化，推动膨胀发电机组发电，同时存储该过程的冷能，用于储能时冷却空气。目前，针对储能和释能过程中产生的热能和冷能，往往是回用到储能-释能的循环中，而热能和冷能的余量则被浪费，因此对于热能和冷能余量如何利用，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有液化空气储能技术中，对于热能和冷能的余量不能完全利用，导致能源浪费严重的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供一种热能供给方法，包括以下步骤：

步骤1：利用电能将气态空气在低温高压条件下转化为液态空气；

步骤2：收集步骤1的转化过程中释放的热能；

步骤3：使用步骤2中收集的热能进行热能的供给。

上述的热能供给方法中，所述步骤3是通过使用热能驱动热泵的方式实现热能的供给。

上述的热能供给方法中，所述步骤3是通过使用热能加热循环水的方式实现热能的供给。

本发明还一种热能供给系统，使用上述的热能的供给方法，所述系统包括：

电动机、空气压缩机组、液化装置、以及储热装置，所述电动机用于驱动所述空气压缩机组和液化装置，以将气态空气转化为液态空气，所述储热装置用于收集所述转化过程中释放的热能。

上述的热能供给系统中，所述储热装置连接热泵，并使用其内部储存的热能驱动热泵工作，以实现热能的供给。

上述的热能供给系统中，所述储热装置连接循环水管路，以使其内储存的热能传递给循环水管路中的水，以实现热能的供给。

上述的热能供给系统中，所述热泵或所述循环水管路向多个热能接收端提供热能供给，且与每个热能接受端之间设置有阀门，通过打开或关闭所述阀门控制热能的供给和终止。

本发明还提供一种在上述的热能供给方法基础上的冷能供给方法，包括以下步骤：

步骤4：收集步骤1中制备的液态空气；

步骤5：将所述也太空气在高温高压条件下转化为气态空气，并收集该转化过程中释放的冷能；

步骤6：使用步骤5中收集的冷能进行冷能的供给。

上述的冷能供给方法中，所述步骤6是通过使用冷能驱动制冷机来实现冷能的供给。

上述的热能供给系统中，所述步骤6是通过使用冷能冷却循环水的方式实现冷能的供给。

本发明还提供一种冷能供给系统，使用上述的冷能供给方法，所述系统包括：

液态空气储存装置、气化装置、膨胀机组和储冷装置，所述液态空气储存装置中储存的液态空气经所述气化装置气化后进入所述膨胀机组做功，所述储能装置用于收集所述液态空气气化过程中产生的冷能。

上述的冷能供给系统中，所述储冷装置与制冷机相连，并使用其内部存储的冷能驱动制冷机工作，以实现冷能的供给。

上述的冷能供给系统中，所述储冷装置连接循环水管路，以使其内储存的冷能传递给循环水管路中的水，以实现冷能的供给。

上述的冷能供给系统中，所述制冷机或所述循环水管路向多个冷能接收端提供冷能供给，且与每个冷能接受端之间设置有阀门，通过打开或关闭所述阀门控制冷能的供给和终止。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的热能供给方法中，通过将气态空气压缩为液态空气产生热能，并收集和储存该该热能，再将收集和储存到的热能向热能接收端供给。现有的液化空气储能技术中，往往将储能阶段释放的热能收集起来后，仅用于在液态空气气化过程中进行加热，本实施例中将储热过程中剩余的余热储存，并用于对热能接收端供给，有效提高了能源的利用率，避免热能损失浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的热能供给系统的结构示意图；

图2为本发明的冷能供给系统的结构示意图。

附图标记说明：

1-电动机；2-空气压缩机组；3-液化装置；4-储热装置；5-热泵；6-液态空气储存装置；7-气化装置；8-膨胀机组；9-储冷装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种热能供给方法，包括如下步骤：

步骤1：利用电能将气态空气在低温高压条件下转化为液态空气；

步骤2：收集步骤1的转化过程中释放的热能；

步骤3：使用步骤2中收集的热能进行热能的供给。

上述步骤是本实施例的核心技术方案，通过将气态空气压缩为液态空气产生热能，并收集和储存该该热能，再将收集和储存到的热能向热能接收端供给。现有的液化空气储能技术中，往往将储能阶段释放的热能收集起来后，仅用于在液态空气气化过程中进行加热，本实施例中将储热过程中剩余的余热储存，并用于对热能接收端供给，有效提高了能源的利用率，避免热能损失浪费。

进一步，在上述热能供给方法中，步骤3可以是通过热能驱动热泵，再通过热泵将能量传输给热能接受端的方式完成热能供给；还可以是使用该热能加热循环水，再通过循环水供给到热能接受端。

但需要说明的是，热能的供给方式不仅限于以上两种，其可以是利用任何适用于供给热量的介质，将热能传导到接收端。

实施例2

参考图1，本实施例提供一种热能供给系统，使用实施例1所述的供给方法，该系统包括：电动机1、空气压缩机组2、液化装置3、以及储热装置4，所述电动机1用于驱动所述空气压缩机组2和液化装置3，以将气态空气转化为液态空气，所述储热装置4用于收集所述转化过程中释放的热能。具体地，空气压缩机组2优选为两组，其中第一组空气压缩机组为低压压缩机组，经过低压压缩机组压缩的空气进入到空气净化装置中，再经过第二组空气压缩机组，最后在液化装置3中完成液化。储热装置4可以是储热罐等，其与每个所述压缩机组相连，从而吸收空气压缩过程中产生的热能，最后再将储热装置4中储存的热能向热能接受端释放。

进一步地，储热装置4连接热泵5，再通过热泵将能量传输给热能接受端的方式完成热能供给；还可以是连接循环水管路，以使其内储存的热能传递给循环水管路中的水，以实现热能的供给。

为了能够实现热能供给的单供和联供功能，本实施例中使用热泵5或所述循环水管路向多个热能接收端提供热能供给，且与每个热能接受端之间设置有阀门，通过打开或关闭所述阀门控制热能的供给和终止。

实施例3

本实施例提供一种在实施例1的热能供给方法基础上的冷能供给方法，由于液化空气储能技术为空气压缩变为液态，再由液态膨胀为气态的一个循环，因此冷能和热能的供给也优选是相互紧密结合的。本实施例的冷能供应方法包括如下步骤：

步骤4：收集步骤1中制备的液态空气；

步骤5：将所述也太空气在高温高压条件下转化为气态空气，并收集该转化过程中释放的冷能；

步骤6：使用步骤5中收集的冷能进行冷能的供给。

与实施例1中的热能供给方法相仿，本实施例中对液态空气气化过程中产生的冷能进行收集，再将收集到的冷能供给到冷能的接收端，从而完成冷能供给过程。

其中，优选使用冷能驱动制冷机，再通过制冷机来输出冷能的方式完成冷能供给；或者还可以是，使用冷能冷却循环水，再通过循环水输出冷能的方式完成冷能供给。

实施例4

参考图2，本实施例提供一种冷能供给系统，其使用实施例3中所述的冷能供给方法，所述系统包括：

液态空气储存装置6、气化装置7、膨胀机组8和储冷装置9，所述液态空气储存装置6中储存的液态空气经所述气化装置7气化后进入所述膨胀机组8做功，所述储冷装置9用于收集所述液态空气气化过程中产生的冷能。

上述实施方式是本实施例的核心技术方案，液态空气储存装置6中的液态空气经过气化装置7后，进入到膨胀机组8中做功，并恢复为气态，此过程中产生的冷能被储能装置9收集，再通过储冷装置9将冷能输出，完成冷能的供给。并优选，膨胀机组8为两组膨胀机组，其中一组为高压膨胀机组，一组为低压膨胀机组，储冷装置分别与所述高压膨胀机组和低压膨胀机组相连，从而吸收液态空气气化过程中释放的冷能。

作为一种优选的实施方式，储冷装置9与制冷机相连，并使用其内部存储的冷能驱动制冷机工作，以实现冷能的供给；或者是连接循环水管路，以使其内储存的冷能传递给循环水管路中的水，以实现冷能的供给。

为了能够实现冷能供给的单供和联供功能，本实施例中使用制冷机或所述循环水管路向多个冷能接收端提供冷能供给，且与每个冷能接受端之间设置有阀门，通过打开或关闭所述阀门控制冷能的供给和终止。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (14)

1.一种热能供给方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：利用电能将气态空气在低温高压条件下转化为液态空气；

步骤2：收集步骤1的转化过程中释放的热能；

步骤3：使用步骤2中收集的热能进行热能的供给。

2.根据权利要求1所述的热能供给方法，其特征在于：

所述步骤3是通过使用热能驱动热泵的方式实现热能的供给。

3.根据权利要求1所述的热能供给方法，其特征在于：

所述步骤3是通过使用热能加热循环水的方式实现热能的供给。

4.一种热能供给系统，其特征在于：

使用权利要求1-3中任一项所述的热能的供给方法，所述系统包括：

电动机(1)、空气压缩机组(2)、液化装置(3)、以及储热装置(4)，所述电动机(1)用于驱动所述空气压缩机组(2)和液化装置(3)，以将气态空气转化为液态空气，所述储热装置(4)用于收集所述转化过程中释放的热能。

5.根据权利要求4所述的热能供给系统，其特征在于：

所述储热装置(4)连接热泵(5)，并使用其内部储存的热能驱动热泵(5)工作，以实现热能的供给。

6.根据权利要求4所述的热能供给系统，其特征在于：

所述储热装置(4)连接循环水管路，以使其内储存的热能传递给循环水管路中的水，以实现热能的供给。

7.根据权利要求5或6所述的热能供给系统，其特征在于：

所述热泵(5)或所述循环水管路向多个热能接收端提供热能供给，且与每个热能接受端之间设置有阀门，通过打开或关闭所述阀门控制热能的供给和终止。

8.一种在权利要求1-3中任一项所述的热能供给方法基础上的冷能供给方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤4：收集步骤1中制备的液态空气；

步骤5：将所述也太空气在高温高压条件下转化为气态空气，并收集该转化过程中释放的冷能；

步骤6：使用步骤5中收集的冷能进行冷能的供给。

9.根据权利要求8所述的冷能供给方法，其特征在于：

所述步骤6是通过使用冷能驱动制冷机来实现冷能的供给。

10.根据权利要求9所述的冷能供给方法，其特征在于：

所述步骤6是通过使用冷能冷却循环水的方式实现冷能的供给。

11.一种冷能供给系统，使用权利要求8或9所述的冷能供给方法，所述系统包括：

液态空气储存装置(6)、气化装置(7)、膨胀机组(8)和储冷装置(9)，所述液态空气储存装置(6)中储存的液态空气经所述气化装置(7)气化后进入所述膨胀机组(8)做功，所述储冷装置(9)用于收集所述液态空气气化过程中产生的冷能。

12.根据权利要求11所述的冷能供给系统，其特征在于：

所述储冷装置(9)与制冷机相连，并使用其内部存储的冷能驱动制冷机工作，以实现冷能的供给。

13.根据权利要求11所述的冷能供给系统，其特征在于：

所述储冷装置(9)连接循环水管路，以使其内储存的冷能传递给循环水管路中的水，以实现冷能的供给。

14.根据权利要求12或13所述的冷能供给系统，其特征在于：

所述制冷机或所述循环水管路向多个冷能接收端提供冷能供给，且与每个冷能接受端之间设置有阀门，通过打开或关闭所述阀门控制冷能的供给和终止。