非补燃型压缩空气储能系统

301 编辑：中冶有色技术网来源：山东科技大学

2023-12-22 14:17:36

权利要求书： 1.一种非补燃型压缩空气储能系统，其特征在于，包括电能储存系统、电能释放系统、余热回收系统以及保温储能系统；所述电能储存系统包括电动机、空气压缩机一(10)、换热器一(20)、蓄热器一(30)、储气罐一(40)以及阀一(90)；所述电动机与所述空气压缩机一(10)通过传动轴连接，所述空气压缩机一(10)与所述换热器一(20)热侧进口连接，所述换热器一(20)热侧出口与所述储气罐一(40)连接；所述换热器一(20)冷侧与所述蓄热器一(30)连接，所述阀一(90)安装于所述储气罐一(40)进气口处；所述电能释放系统包括膨胀机(6)、气体混合装置(5)、发电机、阀二(91)、阀三(92)、阀四(93)以及阀五(94)；所述气体混合装置(5)入口通过所述阀二(91)与所述储气罐一(40)出口连接以及通过所述阀五(94)与储气罐二(41)出口连接，所述蓄热器一(30)出口通过所述阀三(92)以及蓄热器二(31)出口通过所述阀四(93)与所述气体混合装置(5)进口连接，所述气体混合装置(5)出口与所述膨胀机(6)进口连接，所述膨胀机(6)出口与所述发电机通过传动轴连接；所述余热回收系统包括余热回收装置(7)、蓄热器二(31)以及阀四(93)；所述余热回收装置(7)与所述蓄热器二(31)连接，所述蓄热器二(31)通过所述阀四(93)与所述气体混合装置(5)入口处连接，所述余热回收装置(7)不同工业环境采用特定的余热回收装置；所述保温储能系统包括电动机、空气压缩机二(11)、换热器二(21)、蓄热器三(32)、保温装置(8)、储气罐二(41)以及阀六(95)；所述电动机通过传动轴与所述空气压缩机二(11)连接，所述空气压缩机二(11)出口与所述换热器二(21)热侧进口连接，所述换热器二(21)热侧出口通过所述阀六(95)与所述储气罐二(41)连接；所述换热器二(21)冷侧进出口分别与所述蓄热器三(32)进出口连接，所述蓄热器三(32)进出口分别与所述保温装置(8)连接，所述储气罐二(41)出口通过所述阀五(94)与所述气体混合装置(5)进口连接，所述保温装置(8)内部结构中采用导热性能较好的材料，以及外侧装有保温层。

说明书：一种非补燃型压缩空气储能系统技术领域[0001] 本实用新型属于储能领域，具体涉及一种非补燃型压缩空气储能系统。背景技术[0002] 压缩空气储能技术是一种大规模物理储能技术，在电网处于负荷低谷期间，利用电能驱动空气压缩机单元做功，将电能转变为压缩空气的压力能进行储存；在电网处于用

电高峰时，将储气罐中存储的高压力的压缩气体释放出来，经过换热器或者燃烧器提升温

度后，进入膨胀机内做功，驱动发电机输出稳定的电能，起到了“削峰填谷”的作用。

[0003] 目前的压缩空气储能技术分为两类，其一是补燃型压缩空气储能系统，此方式带有燃烧器，带压燃烧器燃烧所需空气直接采用储气罐中存储的压缩空气，储气罐中高压力

空气节流降压到燃烧器所需要的压力，降压后的空气供燃烧器燃烧，这种方式存在较大的

空气节流压力损失，同时供应燃烧器的空气温度较低，增大燃烧器的燃料消耗量，污染环

境。

[0004] 二是非补燃型压缩空气储能技术，在储能阶段，电能转变为压缩空气的压力能进行储存，这一阶段压缩机单元产生排气的高温度通过换热器以及蓄热器来存储压缩热使其

排气温度降低将低温高压气体存储在储气罐中。所存储的压缩热为在释能阶段提高储气罐

释放低温高压的压缩气体温度进行做功，此时的压缩空气利用率可能不高，膨胀机做功受

到一定限制，因此利用工业中产生大量的废热气，废热水等大量热量，根据不同工业环境安

装不同的余热回收装置储热保证了在释能阶段中压缩空气得到充分利用，提高能源利用

率。同时将大量存储在蓄热器中的压缩热用于需要制热保温的环境中。

实用新型内容

[0005] 本实用新型的目的在于提供一种非补燃型压缩空气储能系统，由于补燃型压缩空气储能会消耗大量的能源以及会污染环境，因此利用特定的余热回收装置吸收工业中产生

大量的废热，以及在储能阶段中换热器/蓄热器装置为释能阶段以及用户制热保温提供热

量，提高能源的利用率，降低成本。

[0006] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：[0007] 一种非补燃型压缩空气储能系统，其特征在于，包括电能储存系统、电能释放系统、余热回收系统以及保温储能系统；所述电能储存系统包括电动机、空气压缩机一、换热

器一、蓄热器一、储气罐一以及阀一；所述电动机与所述空气压缩机一通过传动轴连接，所

述空气压缩机一与所述换热器一热侧进口连接，所述换热器一热侧出口与所述储气罐一连

接；所述换热器一冷侧与所述蓄热器一连接，所述阀一安装于所述储气罐一进气口处；所述

电能释放系统包括膨胀机、气体混合装置、发电机、阀二、阀三、阀四以及阀五；所述气体混

合装置入口通过所述阀二与所述储气罐一出口连接以及通过所述阀五与储气罐二出口连

接，所述蓄热器一出口通过所述阀三以及蓄热器二出口通过所述阀四与所述气体混合装置

进口连接，所述气体混合装置出口与所述膨胀机进口连接，所述膨胀机出口与所述发电机

通过传动轴连接；所述余热回收系统包括余热回收装置、蓄热器二以及阀四；所述余热回收

装置与所述蓄热器二连接，所述蓄热器二通过所述阀四与所述气体混合装置入口处连接，

所述余热回收装置不同工业环境采用特定的余热回收装置；所述保温储能系统包括电动

机、空气压缩机二、换热器二、蓄热器三、保温装置、储气罐二以及阀六；所述电动机通过传

动轴与所述空气压缩机二连接，所述空气压缩机二出口与所述换热器二热侧进口连接，所

述换热器二热侧出口通过所述阀六与所述储气罐二连接；所述换热器二冷侧进出口分别与

所述蓄热器三进出口连接，所述蓄热器三进出口分别与所述保温装置连接，所述储气罐二

出口通过所述阀五与所述气体混合装置进口连接，所述保温装置内部结构中采用导热性能

较好的材料，以及外侧装有保温层。

[0008] 本实用新型相比现有技术具有以下特点：[0009] 本实用新型所提供的一种非补燃型压缩空气储能系统设计科学简单，结构紧凑，使能源的利用率得到大大提高，同时对环境无污染。此系统分为四大模块，采用余热回收系

统保证了释能系统的效率以及可靠性，采用保温储能系统提高了在整个系统的局限性。

附图说明[0010] 图1为本实用新型的储能系统结构示意图；[0011] 图2为本实用新型的释能系统结构示意图；[0012] 图3为本实用新型的余热回收系统结构示意图；[0013] 图4为本实用新型的保温储能系统结构示意图；[0014] 图中标号：10空气压缩机一，20换热器一，30蓄热器一，40储气罐一，11空气压缩机二，21换热器二，31蓄热器二，32蓄热器三，41储气罐二，5气体混合装置，6膨胀机，7余热

回收装置，8保温装置，90阀一，91阀二，92阀三，93阀四，94阀五，95阀六。

具体实施方式[0015] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的

实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

[0016] 参见图1至图4，本实施例公开了一种非补燃型压缩空气储能系统，包括电能储存系统、电能释放系统、余热回收系统以及保温储能系统；电能储存系统包括电动机、空气压

缩机一10、换热器一20、蓄热器一30、储气罐一40以及阀一90；电动机与空气压缩机一10通

过传动轴连接，空气压缩机一10与换热器一20热侧进口连接，换热器一20热侧出口通过阀

一90将低温高压气体输送至储气罐一40；换热器一20冷侧与蓄热器一30连接，从而将热量

储存在蓄热器一30中，阀一90安装于储气罐一40进气口处；电能释放系统包括膨胀机6、气

体混合装置5、发电机、阀二91、阀三92、阀四93以及阀五94；气体混合装置5入口通过阀二91

与储气罐一40出口连接以及通过阀五94与储气罐二41出口连接，从而通过阀二91和阀五94

将低温高压气体输送至气体混合装置5，蓄热器一30出口通过阀三92以及蓄热器二31通过

阀四93与气体混合装置5进口连接，通过阀三92和阀四93将温度高的热量输送到气体混合

装置5，从而与输送到气体混合装置5中的低温高压气体结合形成高温高压气体，气体混合

装置5中形成的高温高压气体通过出口与膨胀机6进口连接，使膨胀机6做功，从而通过传动

轴带动发电机；余热回收系统包括余热回收装置7、蓄热器二31以及阀四93；余热回收装置7

与蓄热器二31连接，将吸收到的大量热量储存在蓄热器二31中，蓄热器二31通过阀四93使

大量热量输送至气体混合装置5，余热回收装置7在不同工业环境采用特定的余热回收装

置；保温储能系统包括电动机、空气压缩机二11、换热器二21、蓄热器三32、保温装置8、储气

罐二41以及阀六95；此系统储能过程与电能储能系统工作过程相同，电动机通过传动轴与

空气压缩机二11连接，空气压缩机二11出口与换热器二21热侧进口连接，换热器二21热侧

出口通过阀六95与储气罐二41连接，将低温高压气体存储在储气罐二41中；换热器二21冷

侧进出口分别与蓄热器三32进出口连接，蓄热器三32进出口分别与保温装置8连接，将高温

度的热量输送至保温装置8中，储气罐二41出口通过阀五94与气体混合装置5进口连接，将

低温高压气体输送至气体混合装置5；保温装置8内部结构中采用导热性能较好的材料，以

及外侧装有保温层。

[0017] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，本实用新型并不局限于上述方式，在不脱离本实用新型原理的前提下，还能进一步改进，这些改进也应视为本实用新

型的保护范围。