一種冷熱聯(lián)供型的深冷液化空氣方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熱能供給方法、冷能供給方法、熱能供給系統(tǒng)和冷能供給系統(tǒng)，其中熱能供給方法，包括以下步驟：步驟1：利用電能將氣態(tài)空氣在低溫高壓條件下轉化為液態(tài)空氣；步驟2：收集步驟1的轉化過程中釋放的熱能；步驟3：使用步驟2中收集的熱能進行熱能的供給，利用液化空氣儲能技術中產(chǎn)生的余冷和余熱進行熱能和冷能的供給，提高了能源的利用效率，避免了浪費。
【專利說明】
一種冷熱聯(lián)供型的深冷液化空氣方法與系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及液化空氣儲能技術領域，具體涉及使用液化空氣進行的熱能供給方法、冷能供給方法、熱能供給系統(tǒng)和冷能供給系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]深冷液化空氣儲能技術是指在電網(wǎng)負荷低谷期將電能用于壓縮空氣，將空氣高壓密封在報廢礦井、沉降的海底儲氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲氣井中，在電網(wǎng)負荷高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機發(fā)電的儲能方式，液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)具有儲能容量較大、儲能周期長、占地小不依賴于地理條件等優(yōu)點。儲能時，電能將空氣壓縮、冷卻并液化，同時存儲該過程中釋放的熱能，用于釋能時加熱空氣;釋能時，液態(tài)空氣被加壓、氣化，推動膨脹發(fā)電機組發(fā)電，同時存儲該過程的冷能，用于儲能時冷卻空氣。目前，針對儲能和釋能過程中產(chǎn)生的熱能和冷能，往往是回用到儲能-釋能的循環(huán)中，而熱能和冷能的余量則被浪費，因此對于熱能和冷能余量如何利用，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

【發(fā)明內容】

[0003]因此，本發(fā)明要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有液化空氣儲能技術中，對于熱能和冷能的余量不能完全利用，導致能源浪費嚴重的技術缺陷。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種熱能供給方法，包括以下步驟:
[0005]步驟1:利用電能將氣態(tài)空氣在低溫高壓條件下轉化為液態(tài)空氣；
[0006]步驟2:收集步驟I的轉化過程中釋放的熱能；
[0007]步驟3:使用步驟2中收集的熱能進行熱能的供給。
[0008]上述的熱能供給方法中，所述步驟3是通過使用熱能驅動熱栗的方式實現(xiàn)熱能的供給。
[0009]上述的熱能供給方法中，所述步驟3是通過使用熱能加熱循環(huán)水的方式實現(xiàn)熱能的供給。
[0010]本發(fā)明還一種熱能供給系統(tǒng)，使用上述的熱能的供給方法，所述系統(tǒng)包括:
[0011]電動機、空氣壓縮機組、液化裝置、以及儲熱裝置，所述電動機用于驅動所述空氣壓縮機組和液化裝置，以將氣態(tài)空氣轉化為液態(tài)空氣，所述儲熱裝置用于收集所述轉化過程中釋放的熱能。
[0012]上述的熱能供給系統(tǒng)中，所述儲熱裝置連接熱栗，并使用其內部儲存的熱能驅動熱栗工作，以實現(xiàn)熱能的供給。
[0013]上述的熱能供給系統(tǒng)中，所述儲熱裝置連接循環(huán)水管路，以使其內儲存的熱能傳遞給循環(huán)水管路中的水，以實現(xiàn)熱能的供給。
[0014]上述的熱能供給系統(tǒng)中，所述熱栗或所述循環(huán)水管路向多個熱能接收端提供熱能供給，且與每個熱能接受端之間設置有閥門，通過打開或關閉所述閥門控制熱能的供給和終止。
[0015]本發(fā)明還提供一種在上述的熱能供給方法基礎上的冷能供給方法，包括以下步驟:
[0016]步驟4:收集步驟I中制備的液態(tài)空氣；
[0017]步驟5:將所述也太空氣在高溫高壓條件下轉化為氣態(tài)空氣，并收集該轉化過程中釋放的冷能；
[0018]步驟6:使用步驟5中收集的冷能進行冷能的供給。
[0019]上述的冷能供給方法中，所述步驟6是通過使用冷能驅動制冷機來實現(xiàn)冷能的供給。
[0020]上述的熱能供給系統(tǒng)中，所述步驟6是通過使用冷能冷卻循環(huán)水的方式實現(xiàn)冷能的供給。
[0021]本發(fā)明還提供一種冷能供給系統(tǒng)，使用上述的冷能供給方法，所述系統(tǒng)包括:
[0022]液態(tài)空氣儲存裝置、氣化裝置、膨脹機組和儲冷裝置，所述液態(tài)空氣儲存裝置中儲存的液態(tài)空氣經(jīng)所述氣化裝置氣化后進入所述膨脹機組做功，所述儲能裝置用于收集所述液態(tài)空氣氣化過程中產(chǎn)生的冷能。
[0023]上述的冷能供給系統(tǒng)中，所述儲冷裝置與制冷機相連，并使用其內部存儲的冷能驅動制冷機工作，以實現(xiàn)冷能的供給。
[0024]上述的冷能供給系統(tǒng)中，所述儲冷裝置連接循環(huán)水管路，以使其內儲存的冷能傳遞給循環(huán)水管路中的水，以實現(xiàn)冷能的供給。
[0025]上述的冷能供給系統(tǒng)中，所述制冷機或所述循環(huán)水管路向多個冷能接收端提供冷能供給，且與每個冷能接受端之間設置有閥門，通過打開或關閉所述閥門控制冷能的供給和終止。
[0026]本發(fā)明技術方案，具有如下優(yōu)點:
[0027]1.本發(fā)明提供的熱能供給方法中，通過將氣態(tài)空氣壓縮為液態(tài)空氣產(chǎn)生熱能，并收集和儲存該該熱能，再將收集和儲存到的熱能向熱能接收端供給。現(xiàn)有的液化空氣儲能技術中，往往將儲能階段釋放的熱能收集起來后，僅用于在液態(tài)空氣氣化過程中進行加熱，本實施例中將儲熱過程中剩余的余熱儲存，并用于對熱能接收端供給，有效提高了能源的利用率，避免熱能損失浪費。
【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實施方式】或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對【具體實施方式】或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為本發(fā)明的熱能供給系統(tǒng)的結構示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明的冷能供給系統(tǒng)的結構示意圖。
[0031]附圖標記說明:
[0032]1-電動機;2-空氣壓縮機組;3-液化裝置;4-儲熱裝置;5-熱栗;6_液態(tài)空氣儲存裝置;7-氣化裝置;8-膨脹機組;9-儲冷裝置。
【具體實施方式】
[0033]下面將結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0034]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0035]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0036]此外，下面所描述的本發(fā)明不同實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。
[0037]實施例1
[0038]本實施例提供一種熱能供給方法，包括如下步驟:
[0039]步驟1:利用電能將氣態(tài)空氣在低溫高壓條件下轉化為液態(tài)空氣；
[0040]步驟2:收集步驟I的轉化過程中釋放的熱能；
[0041]步驟3:使用步驟2中收集的熱能進行熱能的供給。
[0042]上述步驟是本實施例的核心技術方案，通過將氣態(tài)空氣壓縮為液態(tài)空氣產(chǎn)生熱能，并收集和儲存該該熱能，再將收集和儲存到的熱能向熱能接收端供給?，F(xiàn)有的液化空氣儲能技術中，往往將儲能階段釋放的熱能收集起來后，僅用于在液態(tài)空氣氣化過程中進行加熱，本實施例中將儲熱過程中剩余的余熱儲存，并用于對熱能接收端供給，有效提高了能源的利用率，避免熱能損失浪費。
[0043]進一步，在上述熱能供給方法中，步驟3可以是通過熱能驅動熱栗，再通過熱栗將能量傳輸給熱能接受端的方式完成熱能供給;還可以是使用該熱能加熱循環(huán)水，再通過循環(huán)水供給到熱能接受端。
[0044]但需要說明的是，熱能的供給方式不僅限于以上兩種，其可以是利用任何適用于供給熱量的介質，將熱能傳導到接收端。
[0045]實施例2
[0046]參考圖1，本實施例提供一種熱能供給系統(tǒng)，使用實施例1所述的供給方法，該系統(tǒng)包括:電動機1、空氣壓縮機組2、液化裝置3、以及儲熱裝置4，所述電動機I用于驅動所述空氣壓縮機組2和液化裝置3，以將氣態(tài)空氣轉化為液態(tài)空氣，所述儲熱裝置4用于收集所述轉化過程中釋放的熱能。具體地，空氣壓縮機組2優(yōu)選為兩組，其中第一組空氣壓縮機組為低壓壓縮機組，經(jīng)過低壓壓縮機組壓縮的空氣進入到空氣凈化裝置中，再經(jīng)過第二組空氣壓縮機組，最后在液化裝置3中完成液化。儲熱裝置4可以是儲熱罐等，其與每個所述壓縮機組相連，從而吸收空氣壓縮過程中產(chǎn)生的熱能，最后再將儲熱裝置4中儲存的熱能向熱能接受端釋放。
[0047]進一步地，儲熱裝置4連接熱栗5，再通過熱栗將能量傳輸給熱能接受端的方式完成熱能供給;還可以是連接循環(huán)水管路，以使其內儲存的熱能傳遞給循環(huán)水管路中的水，以實現(xiàn)熱能的供給。
[0048]為了能夠實現(xiàn)熱能供給的單供和聯(lián)供功能，本實施例中使用熱栗5或所述循環(huán)水管路向多個熱能接收端提供熱能供給，且與每個熱能接受端之間設置有閥門，通過打開或關閉所述閥門控制熱能的供給和終止。
[0049]實施例3
[0050]本實施例提供一種在實施例1的熱能供給方法基礎上的冷能供給方法，由于液化空氣儲能技術為空氣壓縮變?yōu)橐簯B(tài)，再由液態(tài)膨脹為氣態(tài)的一個循環(huán)，因此冷能和熱能的供給也優(yōu)選是相互緊密結合的。本實施例的冷能供應方法包括如下步驟:
[0051 ]步驟4:收集步驟I中制備的液態(tài)空氣；
[0052]步驟5:將所述也太空氣在高溫高壓條件下轉化為氣態(tài)空氣，并收集該轉化過程中釋放的冷能；
[0053]步驟6:使用步驟5中收集的冷能進行冷能的供給。
[0054]與實施例1中的熱能供給方法相仿，本實施例中對液態(tài)空氣氣化過程中產(chǎn)生的冷能進行收集，再將收集到的冷能供給到冷能的接收端，從而完成冷能供給過程。
[0055]其中，優(yōu)選使用冷能驅動制冷機，再通過制冷機來輸出冷能的方式完成冷能供給；或者還可以是，使用冷能冷卻循環(huán)水，再通過循環(huán)水輸出冷能的方式完成冷能供給。
[0056]實施例4
[0057]參考圖2，本實施例提供一種冷能供給系統(tǒng)，其使用實施例3中所述的冷能供給方法，所述系統(tǒng)包括:
[0058]液態(tài)空氣儲存裝置6、氣化裝置7、膨脹機組8和儲冷裝置9，所述液態(tài)空氣儲存裝置6中儲存的液態(tài)空氣經(jīng)所述氣化裝置7氣化后進入所述膨脹機組8做功，所述儲冷裝置9用于收集所述液態(tài)空氣氣化過程中產(chǎn)生的冷能。
[0059]上述實施方式是本實施例的核心技術方案，液態(tài)空氣儲存裝置6中的液態(tài)空氣經(jīng)過氣化裝置7后，進入到膨脹機組8中做功，并恢復為氣態(tài)，此過程中產(chǎn)生的冷能被儲能裝置9收集，再通過儲冷裝置9將冷能輸出，完成冷能的供給。并優(yōu)選，膨脹機組8為兩組膨脹機組，其中一組為高壓膨脹機組，一組為低壓膨脹機組，儲冷裝置分別與所述高壓膨脹機組和低壓膨脹機組相連，從而吸收液態(tài)空氣氣化過程中釋放的冷能。
[0060]作為一種優(yōu)選的實施方式，儲冷裝置9與制冷機相連，并使用其內部存儲的冷能驅動制冷機工作，以實現(xiàn)冷能的供給;或者是連接循環(huán)水管路，以使其內儲存的冷能傳遞給循環(huán)水管路中的水，以實現(xiàn)冷能的供給。
[0061]為了能夠實現(xiàn)冷能供給的單供和聯(lián)供功能，本實施例中使用制冷機或所述循環(huán)水管路向多個冷能接收端提供冷能供給，且與每個冷能接受端之間設置有閥門，通過打開或關閉所述閥門控制冷能的供給和終止。
[0062]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種熱能供給方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:利用電能將氣態(tài)空氣在低溫高壓條件下轉化為液態(tài)空氣； 步驟2:收集步驟I的轉化過程中釋放的熱能； 步驟3:使用步驟2中收集的熱能進行熱能的供給。2.根據(jù)權利要求1所述的熱能供給方法，其特征在于: 所述步驟3是通過使用熱能驅動熱栗的方式實現(xiàn)熱能的供給。3.根據(jù)權利要求1所述的熱能供給方法，其特征在于: 所述步驟3是通過使用熱能加熱循環(huán)水的方式實現(xiàn)熱能的供給。4.一種熱能供給系統(tǒng)，其特征在于: 使用權利要求1-3中任一項所述的熱能的供給方法，所述系統(tǒng)包括: 電動機(1)、空氣壓縮機組(2)、液化裝置(3)、以及儲熱裝置(4)，所述電動機(I)用于驅動所述空氣壓縮機組(2)和液化裝置(3)，以將氣態(tài)空氣轉化為液態(tài)空氣，所述儲熱裝置(4)用于收集所述轉化過程中釋放的熱能。5.根據(jù)權利要求4所述的熱能供給系統(tǒng)，其特征在于: 所述儲熱裝置(4)連接熱栗(5)，并使用其內部儲存的熱能驅動熱栗(5)工作，以實現(xiàn)熱能的供給。6.根據(jù)權利要求4所述的熱能供給系統(tǒng)，其特征在于: 所述儲熱裝置(4)連接循環(huán)水管路，以使其內儲存的熱能傳遞給循環(huán)水管路中的水，以實現(xiàn)熱能的供給。7.根據(jù)權利要求5或6所述的熱能供給系統(tǒng)，其特征在于: 所述熱栗(5)或所述循環(huán)水管路向多個熱能接收端提供熱能供給，且與每個熱能接受端之間設置有閥門，通過打開或關閉所述閥門控制熱能的供給和終止。8.—種在權利要求1-3中任一項所述的熱能供給方法基礎上的冷能供給方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟4:收集步驟I中制備的液態(tài)空氣； 步驟5:將所述也太空氣在高溫高壓條件下轉化為氣態(tài)空氣，并收集該轉化過程中釋放的冷能； 步驟6:使用步驟5中收集的冷能進行冷能的供給。9.根據(jù)權利要求8所述的冷能供給方法，其特征在于: 所述步驟6是通過使用冷能驅動制冷機來實現(xiàn)冷能的供給。10.根據(jù)權利要求9所述的冷能供給方法，其特征在于: 所述步驟6是通過使用冷能冷卻循環(huán)水的方式實現(xiàn)冷能的供給。11.一種冷能供給系統(tǒng)，使用權利要求8或9所述的冷能供給方法，所述系統(tǒng)包括: 液態(tài)空氣儲存裝置(6)、氣化裝置(7)、膨脹機組(8)和儲冷裝置(9)，所述液態(tài)空氣儲存裝置(6)中儲存的液態(tài)空氣經(jīng)所述氣化裝置(7)氣化后進入所述膨脹機組(8)做功，所述儲冷裝置(9)用于收集所述液態(tài)空氣氣化過程中產(chǎn)生的冷能。12.根據(jù)權利要求11所述的冷能供給系統(tǒng)，其特征在于: 所述儲冷裝置(9)與制冷機相連，并使用其內部存儲的冷能驅動制冷機工作，以實現(xiàn)冷能的供給。13.根據(jù)權利要求11所述的冷能供給系統(tǒng)，其特征在于: 所述儲冷裝置(9)連接循環(huán)水管路，以使其內儲存的冷能傳遞給循環(huán)水管路中的水，以實現(xiàn)冷能的供給。14.根據(jù)權利要求12或13所述的冷能供給系統(tǒng)，其特征在于: 所述制冷機或所述循環(huán)水管路向多個冷能接收端提供冷能供給，且與每個冷能接受端之間設置有閥門，通過打開或關閉所述閥門控制冷能的供給和終止。
【文檔編號】F01K27/02GK106091577SQ201610423276
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月14日 公開號201610423276.X, CN 106091577 A, CN 106091577A, CN 201610423276, CN-A-106091577, CN106091577 A, CN106091577A, CN201610423276, CN201610423276.X
【發(fā)明人】宋潔, 王樂, 趙波, 徐桂芝, 鄧占鋒, 楊岑玉, 金翼, 湯廣福, 宋鵬翔, 胡曉, 李志遠, 梁立曉
【申請人】全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院, 國家電網(wǎng)公司