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申请/专利权人：北京航空航天大学;山东爱索科技集团有限公司

摘要：本发明公开了一种基于蓄热和蓄冷的压缩空气储能装置及其使用方法，储能装置由低压压缩机、液压泵、压缩‑蓄热耦合式压缩机、液压马达、储气罐、蓄热装置、膨胀‑蓄冷耦合式膨胀机、蓄冷装置和低压膨胀机构成。本发明引入压缩‑蓄热耦合式压缩机和膨胀‑蓄冷耦合式膨胀机，通过使用蓄能液体储存空气压缩时产生的热，在膨胀时将储存的热释放，代替燃料补热，实现了零碳排，同时使压缩和膨胀过程接近等温，提高了压缩空气储能系统的效率，并且使用液体压缩可以达到更高的压力，降低了空气需要的储存体积，降低了压缩空气储能的成本，提高了储存经济性。

主权项：1.一种基于蓄热和蓄冷的压缩空气储能方法，其特征在于，基于蓄热和蓄冷的压缩空气储能装置包括低压压缩机、液压泵、压缩-蓄热耦合式压缩机、液压马达、储气罐、蓄热装置、膨胀-蓄冷耦合式膨胀机、蓄冷装置和低压膨胀机；压缩-蓄热耦合式压缩机由第一汇流板、第一阵列式散热管和第二汇流板组成；第一阵列式散热管由若干根结构相同且并联连接的散热管组成，上下端与第一汇流板和第二汇流板串联；膨胀-蓄冷耦合式膨胀机由第三汇流板、第二阵列式散热管和第四汇流板组成；第二阵列式散热管由若干根结构相同且并联连接的散热管组成，上下端与第三汇流板和第四汇流板串联；第一汇流板和第三汇流板上均设有进气口和排气口，进气口和排气口对称设置在第一汇流板、第三汇流板的侧壁上；第一液压泵和第一液压马达对称连接在第二汇流板的侧壁上，第二液压泵和第二液压马达对称连接在第四汇流板的侧壁上；低压压缩机的进口连通大气，出口通过第一开关阀连接第一汇流板的进气口，第一汇流板的排气口通过第二开关阀连接储气罐的高压空气入口，储气罐的高压空气出口通过第三开关阀连接第三汇流板的进气口，第三汇流板的排气口通过第四开关阀连接低压膨胀机的进口，低压膨胀机的出口连通大气；蓄冷装置中的蓄能液体低于环境温度，蓄热装置中的蓄能液体高于环境温度；蓄冷装置的出口通过第一液压泵连接第二汇流板的入口，第二汇流板的出口通过第一液压马达连接蓄热装置的入口，蓄热装置的出口通过第二液压泵连接第四汇流板的入口，第四汇流板的出口通过第二液压马达连接蓄冷装置的入口；一种基于蓄热和蓄冷的压缩空气储能方法，包括低压压缩过程、气液增压蓄热过程、气液膨胀蓄冷过程和低压膨胀过程；储能时，空气经低压压缩过程和气液增压蓄热过程，将能量储存后，进入储气罐；低压压缩过程：大气吸入低压压缩机,空气压缩后得到低压空气排出；气液增压蓄热过程，包括以下步骤：（1）进气过程：第一开关阀打开，第二开关阀关闭，低压空气经第一汇流板充入压缩-蓄热耦合式压缩机内，空气推动第一阵列式散热管内的蓄能液体向下运动，蓄能液体通过驱动第一液压马达转动，将高于环境温度的蓄能液体排入蓄热装置；（2）压缩蓄热过程：第一开关阀和第二开关阀均关闭，第一液压泵从蓄冷装置中将低于环境温度的蓄能液体从第二汇流板注入压缩-蓄热耦合式压缩机内，第一阵列式散热管中的液位上升，对空气进行压缩，随着压缩过程进行，第一阵列式散热管内空气温度上升，空气与蓄能液体和第一阵列式散热管接触，空气中的压缩热以对流换热传递至第一阵列式散热管和蓄能液体，随着液位上升，蓄能液体与第一阵列式散热管的接触面积逐渐增加，蓄能液体向第一阵列式散热管传递冷量，使对应散热管温度降低，第一阵列式散热管向蓄能液体传递热量，将空气压缩热传递至蓄能液体，蓄能液体温度升高，压缩过程的大部分热量被传递至蓄能液体中；（3）排气过程：第一开关阀关闭，第二开关阀打开，排出高压空气，充入储气罐；释能时，储气罐中的高压空气排出，经气液膨胀蓄冷过程和低压膨胀过程，将储存的能量释放；气液膨胀蓄冷过程，包括以下步骤：（1）进气过程：第三开关阀打开，第四开关阀关闭，高压空气从储气罐中经第三汇流板充入膨胀-蓄冷耦合式膨胀机内，蓄能液体通过驱动第二液压马达转动排入蓄冷装置；（2）膨胀蓄冷过程：第三开关阀和第四开关阀都关闭，高于环境温度的蓄能液体占据了大部分膨胀-蓄冷耦合式膨胀机的内部空间，并与第二阵列式散热管和空气接触，蓄能液体对第二阵列式散热管和空气传递热量使温度上升，随着空气膨胀温度降低，空气通过对流换热向第二阵列式散热管和蓄能液体传递冷量，使温度降低，将空气膨胀的冷量传递至蓄能液体，高压空气膨胀压力降低和体积增加，推动蓄能液体向下运动，驱动第二液压马达转动将高压空气中储存的能量释放，膨胀过程大部分的冷量被传递至蓄能液体中；（3）排气过程：第三开关阀关闭，第四开关阀打开，第二液压泵从蓄热装置中将高于环境温度的蓄能液体从第四汇流板注入，充满膨胀-蓄冷耦合式膨胀机，将低压空气排入低压膨胀机；低压膨胀过程：低压空气驱动低压膨胀机将低压空气中储存的能量释放，空气膨胀后得到常压空气排出。

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