本發(fā)明涉及壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置。

背景技術(shù)：

壓縮空氣儲(chǔ)能指將用電低谷時(shí)段電網(wǎng)上的富裕電力或風(fēng)電、太陽能等波動(dòng)性劇烈的電力用于壓縮空氣，將壓縮后的高壓空氣密封在儲(chǔ)氣裝置里，在需要時(shí)釋放壓縮空氣，推動(dòng)空氣透平帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的儲(chǔ)能方式?，F(xiàn)有的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，儲(chǔ)氣裝置通常采用地下儲(chǔ)氣室或者人工儲(chǔ)氣罐。

地下儲(chǔ)氣室具有造價(jià)低、儲(chǔ)氣容量大等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于大型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。但是需要選擇特定的地質(zhì)環(huán)境，而且系統(tǒng)運(yùn)行過程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)空氣通常會(huì)與壁面進(jìn)行換熱，造成熱量損失，使系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率降低。由于儲(chǔ)氣室內(nèi)空氣與壁面的對(duì)流換熱系數(shù)較小，儲(chǔ)氣和放氣過程與等溫過程相差較遠(yuǎn)，因此儲(chǔ)氣室內(nèi)溫度變化大，導(dǎo)致壓力變化速度很快。在特定的儲(chǔ)氣室壓力變化范圍內(nèi)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間縮短，造成儲(chǔ)能密度降低。

人工儲(chǔ)氣罐制造方便，對(duì)場(chǎng)地的要求低，同時(shí)儲(chǔ)氣壓力較高，但儲(chǔ)氣容量相對(duì)較小，造價(jià)也相對(duì)較高，主要應(yīng)用于中小型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。以傳統(tǒng)的鋼罐作為儲(chǔ)氣罐時(shí)，由于鋼罐的導(dǎo)熱性能較好，環(huán)境溫度會(huì)對(duì)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的空氣溫度產(chǎn)生影響。例如在環(huán)境溫度較低的冬季，儲(chǔ)氣罐內(nèi)的空氣會(huì)向外散失熱量，導(dǎo)致空氣溫度降低，空氣焓值減小，單位質(zhì)量的空氣做功能力降低，系統(tǒng)整體的儲(chǔ)能效率下降。

綜上所述，如何減少儲(chǔ)氣裝置內(nèi)空氣向外界的散熱，以減小環(huán)境溫度變化對(duì)儲(chǔ)氣裝置內(nèi)空氣溫度的影響，進(jìn)而提高壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置，以減少儲(chǔ)氣裝置內(nèi)空氣向外界的散熱，從而減小環(huán)境溫度變化對(duì)儲(chǔ)氣裝置內(nèi)空氣溫度的影響，進(jìn)而提高壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置，包括：

具有存儲(chǔ)氣腔的儲(chǔ)氣罐體，所述儲(chǔ)氣罐體上設(shè)置有空氣進(jìn)口和空氣出口；

包裹在所述儲(chǔ)氣罐體外表面的保溫絕熱層。

優(yōu)選的，上述壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置還包括設(shè)置在所述儲(chǔ)氣罐體內(nèi)的相變蓄熱管束，所述相變蓄熱管束內(nèi)填充有相變蓄熱介質(zhì)。

優(yōu)選的，上述壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置中，所述相變蓄熱管束的每根蓄熱管上均套設(shè)有環(huán)形肋板，所述環(huán)形肋板垂直于所述蓄熱管的軸線。

優(yōu)選的，上述壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置中，所述環(huán)形肋板為多個(gè)，并沿所述蓄熱管的軸向均勻分布。

優(yōu)選的，上述壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置中，所述蓄熱管為橢圓管，所述環(huán)形肋板外周面為圓形，所述環(huán)形肋板的內(nèi)周面與所述蓄熱管貼合。

優(yōu)選的，上述壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置中，所述相變蓄熱介質(zhì)為醋酸鈉。

優(yōu)選的，上述壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置中，所述空氣進(jìn)口為兩個(gè)，均設(shè)置在所述儲(chǔ)氣罐體的一端；

所述空氣出口為兩個(gè)，均設(shè)置在所述儲(chǔ)氣罐體的另一端。

優(yōu)選的，上述壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置中，兩個(gè)所述空氣進(jìn)口的連線通過所述儲(chǔ)氣罐體軸心，兩個(gè)所述空氣出口的連線通過所述儲(chǔ)氣罐體軸心，且兩個(gè)所述空氣進(jìn)口的連線平行于兩個(gè)所述空氣出口的連線。

優(yōu)選的，上述壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置中，所述儲(chǔ)氣罐體上還設(shè)置有安全閥。

優(yōu)選的，上述壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置中，所述儲(chǔ)氣罐體為鋼制罐體，所述保溫絕熱層為玻璃棉層。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置包括具有存儲(chǔ)氣腔的儲(chǔ)氣罐體和包裹在儲(chǔ)氣罐體外表面的保溫絕熱層，儲(chǔ)氣罐體上設(shè)置有空氣進(jìn)口和空氣出口。

本發(fā)明利用儲(chǔ)氣罐體的存儲(chǔ)氣腔存儲(chǔ)儲(chǔ)能階段生產(chǎn)的高壓高溫的壓縮空氣，并利用保溫絕熱層防止儲(chǔ)氣罐體內(nèi)的熱量散失到環(huán)境中，所以能夠減少儲(chǔ)氣裝置內(nèi)空氣向外界的散熱，從而減小了環(huán)境溫度變化對(duì)儲(chǔ)氣裝置內(nèi)空氣溫度的影響，進(jìn)而提高了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)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(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置的正視剖面圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置的側(cè)視剖面圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置，能夠減少儲(chǔ)氣裝置內(nèi)空氣向外界的散熱，從而減小環(huán)境溫度變化對(duì)儲(chǔ)氣裝置內(nèi)空氣溫度的影響，進(jìn)而提高壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參考附圖1-2，本發(fā)明實(shí)施例提供的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置包括具有存儲(chǔ)氣腔11的儲(chǔ)氣罐體1和包裹在儲(chǔ)氣罐體1外表面的保溫絕熱層2，儲(chǔ)氣罐體1上設(shè)置有空氣進(jìn)口3和空氣出口6。

本發(fā)明利用儲(chǔ)氣罐體1的存儲(chǔ)氣腔11存儲(chǔ)儲(chǔ)能階段生產(chǎn)的高壓高溫的壓縮空氣，并利用保溫絕熱層2防止儲(chǔ)氣罐體1內(nèi)的熱量散失到環(huán)境中(通常儲(chǔ)氣裝置內(nèi)空氣的溫度會(huì)高于環(huán)境溫度)，所以能夠減少儲(chǔ)氣裝置內(nèi)空氣向外界的散熱，從而減小了環(huán)境溫度變化對(duì)儲(chǔ)氣裝置內(nèi)空氣溫度的影響，進(jìn)而提高了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率。

優(yōu)選的技術(shù)方案中，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置還包括設(shè)置在儲(chǔ)氣罐體1內(nèi)的相變蓄熱管束4，相變蓄熱管束4內(nèi)填充有相變蓄熱介質(zhì)。本發(fā)明的儲(chǔ)氣裝置內(nèi)部布置相變蓄熱管束4，通過在相變蓄熱管束4內(nèi)設(shè)定合適的相變蓄熱介質(zhì)用量，保證在儲(chǔ)能過程中空氣的溫度變化很小，接近等溫過程。

上述相變蓄熱管束4填充的相變蓄熱介質(zhì)在儲(chǔ)氣過程中，能夠吸收高壓空氣帶入的熱量，將空氣的熱量存儲(chǔ)在相變蓄熱管束4的相變蓄熱介質(zhì)中，使儲(chǔ)氣裝置內(nèi)的空氣溫度接近不變，維持儲(chǔ)氣裝置內(nèi)部的恒溫狀態(tài)。同理在放氣過程中，空氣會(huì)膨脹降溫，相變蓄熱介質(zhì)放出熱量，使得儲(chǔ)氣裝置內(nèi)溫度維持穩(wěn)定。由于維持空氣溫度在穩(wěn)定狀態(tài)，因此能減緩空氣壓力變化速度，從而提高了系統(tǒng)的儲(chǔ)能密度。

上述實(shí)施例中，保溫絕熱層2配合相變蓄熱管束4同時(shí)提高了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率和儲(chǔ)能密度。上述相變蓄熱管束4與空氣的接觸面積較大，便于保證與空氣的換熱效果，本發(fā)明也可以不設(shè)置上述相變蓄熱管束4，或者通過其他結(jié)構(gòu)替換，如在儲(chǔ)氣罐體1的內(nèi)表面設(shè)置相變蓄熱層，達(dá)到同樣的維持空氣溫度恒定、提高系統(tǒng)儲(chǔ)能密度的效果，本發(fā)明在此不再一一贅述。

進(jìn)一步的，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置中，相變蓄熱管束4的每根蓄熱管上均套設(shè)有環(huán)形肋板5，環(huán)形肋板5垂直于蓄熱管的軸線。具體的，相變蓄熱管束4的每根蓄熱管均沿儲(chǔ)氣罐體1的軸向布置。本發(fā)明利用環(huán)形肋板5增加了空氣與蓄熱管的換熱面積，提高了空氣與管壁的對(duì)流換熱效果，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了儲(chǔ)氣裝置內(nèi)空氣整體的恒溫效果。當(dāng)然，上述環(huán)形肋板5也可以不垂直蓄熱管的軸線；本發(fā)明也可以不設(shè)置上述環(huán)形肋板5，通過改變蓄熱管的外表面形狀或者設(shè)置凸起、凹槽；亦或者通過設(shè)置針形肋、H形鰭片肋等其他類型的肋片達(dá)到同樣的增加空氣與蓄熱管的換熱面積的效果。

上述實(shí)施例提供的恒溫絕熱儲(chǔ)氣裝置中，環(huán)形肋板5為多個(gè)，并沿蓄熱管的軸向均勻分布。該布置方式便于裝配，同時(shí)能夠保證熱交換的均勻性。上述環(huán)形肋板5也可以沒有規(guī)律的間隔分布或者幾個(gè)疊加成一組固定在同一個(gè)位置。

為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，蓄熱管為橢圓管，環(huán)形肋板5外周面為圓形，環(huán)形肋板5的內(nèi)周面與蓄熱管貼合。這樣一來，蓄熱管的外周面截面形狀為橢圓形，能夠防止相變蓄熱介質(zhì)發(fā)生相分離，保證了相變蓄熱介質(zhì)內(nèi)部的導(dǎo)熱效果；相應(yīng)的，環(huán)形肋板5的內(nèi)周面截面形狀為橢圓形，環(huán)形肋板5可以焊接在蓄熱管上也可以過盈套設(shè)在蓄熱管上。上述蓄熱管還可以為矩形管、圓形管或者其他形狀，環(huán)形肋板5外周面還可以為矩形、橢圓形等，本發(fā)明對(duì)此不做具體限定。

上述相變蓄熱介質(zhì)為醋酸鈉，即相變蓄熱管束4內(nèi)填充醋酸鈉。本實(shí)施例的相變蓄熱介質(zhì)選擇結(jié)晶水合鹽材料——醋酸鈉(CH3COONa·3H2O)，這種材料具有相變潛熱大、熱導(dǎo)率高、相變時(shí)體積變化小等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，上述相變蓄熱管束4還可以填充熔融鹽、金屬或合金等相變蓄熱介質(zhì)。

本發(fā)明一具體實(shí)施例中，空氣進(jìn)口3為兩個(gè)，均設(shè)置在儲(chǔ)氣罐體1的一端；空氣出口6為兩個(gè)，均設(shè)置在儲(chǔ)氣罐體1的另一端。本發(fā)明在儲(chǔ)氣罐體1的一端設(shè)置兩個(gè)空氣進(jìn)口3，另一端設(shè)置兩個(gè)空氣出口6，使空氣進(jìn)口3和空氣出口6的距離較長，能夠提高空氣的混合流動(dòng)效果，從而提高儲(chǔ)氣裝置內(nèi)部空氣溫度分布的均勻性，增強(qiáng)空氣與相變蓄熱介質(zhì)的換熱效果。同時(shí)本發(fā)明設(shè)置兩個(gè)空氣進(jìn)口3和兩個(gè)空氣出口6能夠提高儲(chǔ)氣效率和放氣效率。本發(fā)明的空氣進(jìn)口3和控制出口還可以為一個(gè)或其他個(gè)數(shù)。

進(jìn)一步的，兩個(gè)空氣進(jìn)口3的連線通過儲(chǔ)氣罐體1軸心，兩個(gè)空氣出口6的連線通過儲(chǔ)氣罐體1軸心，且兩個(gè)空氣進(jìn)口3的連線平行于兩個(gè)空氣出口6的連線。本實(shí)施例中，兩個(gè)空氣進(jìn)口3相對(duì)設(shè)置，兩者的連線長度為儲(chǔ)氣罐體1的直徑；兩個(gè)空氣出口6相對(duì)設(shè)置，兩者的連線長度為儲(chǔ)氣罐體1的直徑，且空氣進(jìn)口3和空氣出口6分別一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置在儲(chǔ)氣罐體1的同一個(gè)圓周方向上，能夠保證空氣進(jìn)出的均勻性，同時(shí)便于加工和與其他部件裝配。當(dāng)然，上述兩個(gè)空氣進(jìn)口3還可以不相對(duì)設(shè)置，使兩者的連線位于儲(chǔ)氣罐體1的軸線的一側(cè)；上述兩個(gè)空氣出口6也可以不相對(duì)設(shè)置，使兩者的連線位于儲(chǔ)氣罐體1的軸線的一側(cè)。

為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，儲(chǔ)氣罐體1上還設(shè)置有安全閥7。安全閥7用于將儲(chǔ)氣罐體1的內(nèi)部壓力維持在適當(dāng)范圍內(nèi)，防止壓力過高造成的損害。本發(fā)明還可以設(shè)置檢測(cè)儲(chǔ)氣罐體1內(nèi)部壓力的壓力計(jì)，通過獲得的壓力值人工控制儲(chǔ)氣罐體1的內(nèi)部壓力。

為了提高儲(chǔ)氣罐體1的強(qiáng)度和使用壽命，儲(chǔ)氣罐體1優(yōu)選為鋼制罐體。儲(chǔ)氣罐體1也可以為其他金屬罐體，如鋁合金罐體等。

應(yīng)用過程中，在儲(chǔ)能階段，空氣通過多級(jí)壓氣機(jī)和換熱器進(jìn)入儲(chǔ)氣裝置，此時(shí)空氣溫度較高，空氣的進(jìn)入會(huì)使內(nèi)部的溫度升高。同時(shí)隨著儲(chǔ)氣裝置內(nèi)部空氣質(zhì)量不斷增加，空氣逐漸被壓縮，也會(huì)導(dǎo)致空氣溫度升高。高溫的空氣與相變蓄熱管束4以及鋼制罐體進(jìn)行對(duì)流換熱，將熱量傳遞給相變蓄熱介質(zhì)以及鋼制罐體。由于相變蓄熱介質(zhì)具有很高的相變潛熱，鋼制罐體也有較高的比熱容，因此在吸收熱量的過程中，自身溫度增加很小，而且達(dá)到了對(duì)空氣降溫的目的。

在釋能階段，儲(chǔ)氣裝置內(nèi)的高壓空氣流入膨脹機(jī)產(chǎn)生機(jī)械能。隨著空氣的流出，儲(chǔ)氣裝置內(nèi)的空氣溫度會(huì)迅速下降。此時(shí)相變蓄熱管束4以及鋼制罐體會(huì)將存儲(chǔ)的熱量釋放出來，加熱空氣，從而減緩空氣溫度下降的趨勢(shì)，增加單位質(zhì)量空氣對(duì)外所做的功，從而提高了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率和儲(chǔ)能密度。

本發(fā)明一具體實(shí)施例中，保溫絕熱層2為玻璃棉層，本發(fā)明的儲(chǔ)氣罐體1外部包裹玻璃棉層，防止熱量散失到環(huán)境中，絕熱效果較好。上述保溫絕熱層2還可以采用石棉、巖棉或者膨脹珍珠巖等保溫絕熱材料。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。