液态空气储能系统的制作方法

本技术涉及储能，尤其涉及一种液态空气储能系统。

背景技术：

1、液态空气储能系统主要包括四个子系统，分别为压缩单元、膨胀单元、蓄冷单元与储热单元。在储能阶段，压缩单元将空气压缩为高压状态并将压缩热储存在储热单元中，蓄冷单元将高压空气降温液化储存于液态空气储罐中。在释能阶段，蓄冷单元首先将空气复温，在利用压缩阶段储存的压缩热将空气加热成高温高压空气，高温高压空气在膨胀单元中膨胀做功，输出电能。

2、现有技术中，压缩阶段各段压缩机后采用一段换热器对压缩空气进行冷却。对各段换热器而言，需保证压缩空气和的出口温度达到设计要求，压缩空气入口温度220℃，出口温度38℃，入口温度25℃，出口温度195℃，换热器两侧介质为逆流，热端温差25℃，冷端温差13℃。由于端差较小，换热器平均对数温差(δtm)也比较小，换热器所需的换热面积很大，导致换热器占地面积大，制造困难，成本较高。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种液态空气储能系统，用以解决现有技术中的缺陷之一，实现提高冷却器两侧换热介质的平均对数温差，进而减小每个冷却器的换热面积，尤其明显降低了中低压侧冷却器的换热面积，冷却器制造更简单，降低冷却机组成本的效果。

2、本实用新型提供一种液态空气储能系统，包括压缩单元和第一空冷器，所述压缩单元包括空压机和冷却机组，所述冷却机组包括第一冷却器和第二冷却器，所述空压机的出口、所述第一冷却器的气体流路和所述第二冷却器的气体流路依次连通，所述第一冷却器的换热介质流路的进口与所述第一空冷器连通，所述第二冷却器的换热介质流路的进口的换热介质流量增大。

3、根据本实用新型提供的一种液态空气储能系统，所述液态空气储能系统还包括热储罐，所述热储罐的进口与所述第一冷却器的换热介质流路的出口连接。

4、根据本实用新型提供的一种液态空气储能系统，所述液态空气储能系统还包括膨胀单元和冷储罐，所述膨胀单元包括气体膨胀机和加热器，所述加热器的气体流路与所述气体膨胀机的进口连通，所述热储罐的出口、所述加热器的换热介质流路、所述第一空冷器与所述冷储罐的进口依次连通，所述冷储罐的出口与所述第一冷却器的换热介质流路的进口连通。

5、根据本实用新型提供的一种液态空气储能系统，所述液态空气储能系统还包括第二空冷器，所述第二冷却器的换热介质流路与所述第二空冷器连通。

6、根据本实用新型提供的一种液态空气储能系统，所述第一空冷器与所述第二空冷器为同一个空冷器。

7、根据本实用新型提供的一种液态空气储能系统，所述膨胀单元包括多个所述气体膨胀机和多个所述加热器，多个所述加热器与多个所述气体膨胀机交替串联设置。

8、根据本实用新型提供的一种液态空气储能系统，所述压缩单元包括多个所述空压机与多个所述冷却机组，多个所述空压机与多个所述冷却机组交替串联设置。

9、根据本实用新型提供的一种液态空气储能系统，所述压缩单元还包括空气纯化器，所述空气纯化器设置于相邻两个所述冷却机组之间，且所述空气纯化器的进口与所述第二冷却器的气体流路的出口连通，所述空气纯化器的出口与所述空压机的进口连通。

10、根据本实用新型提供的一种液态空气储能系统，所述液态空气储能系统还包括冷箱，所述冷箱的进口与所述第二冷却器的气体流路的出口连通，所述冷箱的出口与所述加热器的气体流路的进口连通。

11、本实用新型实施例的液态空气储能系统，储能过程中，外界空气进入空压机，经过压缩后的空气在空压机的出口温度为℃左右，即高温压缩空气由空压机进入冷却机组的第一冷却器，进入第一冷却器的气体流路的压缩空气与第一冷却器的换热介质流路中的第一换热介质进行热量交换，第一换热介质经过第一空冷器冷却至℃后再返回第一冷却器，即第一换热介质在第一冷却器的换热介质流路的进口温度为℃，与压缩空气进行换热后，第一换热介质在第一冷却器的换热介质流路的出口温度为℃左右，此时空气在第一冷却器的气体流路的出口温度约为℃，再进入第二冷却器中进一步冷却降温。进入第二冷却器的气体流路中的压缩空气与第二冷却器的换热介质流路中的第二换热介质进行热量交换，第二换热介质冷却至℃后进入第二冷却器与压缩空气进行换热，即第二换热介质在第二冷却器的进口温度为℃，与压缩空气进行换热后，第二换热介质升温，在第二冷却器的换热介质流路的出口温度为℃左右，此时空气在第二冷却器的气体流路的出口温度约为℃。

12、空气依次经过空压机和冷却机组后，变成高压常温空气送出第二冷却器，第一冷却器作为空压机后的一级换热器，回收的压缩热储存在第一换热介质中，确保第一换热介质为℃供释能过程应用，第一换热介质可通过第一空冷器冷却至℃后，再次进入第一冷却器的换热介质流路实现冷却循环。第二冷却器作为空压机后的二级换热器，对一级换热后的压缩空气进行二级冷却，以满足空气温度降低至℃的要求，第二换热介质由与压缩空气进行热交换后的℃冷却至℃后，再次进入第二冷却器的换热介质流路实现冷却循环。

13、本实用新型改变了现有液态空气储能技术的空压机后的冷却机组设置方式，即冷却机组采用两级换热器，其中压缩空气在两级换热器中串联流动，换热介质在两级换热器中并联流入，使第一换热介质与第二换热介质形成两个相互独立的循环冷却回路，第一冷却器与第二冷却器中的换热介质在进口和出口的温度不同。目的是可以采取措施分别控制第一冷却器的换热介质流路的进口温度和第二冷却器的换热介质流路的出口温度，以此提高冷却器两侧的平均对数温差，从而减小冷却器换热面积。具体为通过提高第一空冷器的换热面积，可降低第一空冷器的出口流出的第一换热介质的温度，使进入第一冷却器换热介质流路的第一换热介质温度降低，进而增大冷却机组的冷端温差；通过提高第二冷却器的换热介质流路的进口流量，使流出第二冷却器的第二换热介质温度降低，进而增大冷却机组的热端温差。

14、以此，可以提高冷却机组两侧换热介质的平均对数温差，进而减小每个冷却器的换热面积，尤其明显降低了中低压侧冷却器的换热面积，冷却机组制造更简单，降低冷却机组成本。此外，由于第一换热介质在第一冷却器的换热介质流路的进口温度降低，而在第一冷却器的换热介质流路的出口温度保持不变，提高了第一换热介质的温升程度和换热效率，同样热负荷下可以降低第一换热介质的流量，一定程度上可以节约能耗。

15、以此，可以提高冷却机组两侧的平均对数温差，进而减小每个冷却器的换热面积，尤其明显降低了中低压侧冷却器的换热面积，冷却机组制造更简单，降低冷却机组成本。此外，由于第一换热介质在第一冷却器的进口温度降低，而在第一冷却器的出口温度保持不变，提高了第一换热介质的温升程度和换热效率，同样热负荷下可以降低第一换热介质的流量，一定程度上可以节约能耗和热水储罐容积。

16、除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本实用新型的实践了解到。