一種利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統的制作方法

本發明涉及儲能，特別是一種利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統。

背景技術：

1、由于風電、光伏發電等發電設備在夜間電網負荷較小的情況下，電能無法消耗，因此造成一定的電能浪費，由于上述原因，上述的發電設備需要儲能設備，實現調峰平谷的效果。現有技術中，儲能設備是指能夠將電能等形式的能量儲存起來，并在需要的時候釋放出來供應給電力系統或其他設備使用的裝置。

2、目前，已經采用過的儲能方式有以下幾種：

3、一、抽水儲能，

4、通過水泵將水提升到高處的水池從而將電能轉換為勢能存儲。投資巨大，施工周期長，場地條件要求高。。

5、二、機械儲能

6、1、提升重物，靠高處重物的下落時的勢能到動能轉化釋放，驅動發電機運轉。

7、?2、重型轉子，耗能使轉子高速旋轉，儲存動能，需要是驅動發電機運轉。結構簡單，但無法持續、有效。

8、?3、發條蓄能，為發條做功儲能，其效果與轉子儲能相似，無法持續。

9、三、電容器儲能，大量配置電容器及相關設施設備，投入巨大，效果不佳。

10、四、壓縮空氣儲能，要么封閉大型洞穴，要么配置大量的巨型儲氣罐，還要配備汽輪發電機組或膨脹機驅動發電機等，場地條件要求高，占地面積大，施工周期長。

11、五、電池儲能，是目前應用最普及的方式。由于前期投入較大，后期電池的維護成本高，使用壽命短，不具備安全性、環保性等。

12、六、液態空氣儲能，具有占地面積小，布置靈活，使用壽命長等特點。不足之處在于它的核心發電設備主要采用汽輪機-發電機組，冷態的壓縮空氣作用于汽輪機時，效率較低，不適用于小型化，啟動時間較長。

13、上述的儲能設備均具有一定弊端，因此需要提出一種新型的儲能設備達到高可靠性、高效率、快響應的儲能效果。

技術實現思路

1、為解決上述問題，本發明提出了一種利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統，本儲能系統僅利用谷電，將谷電轉換為勢能，在需要向電網輸電時將勢能轉換為電能，實現調峰平谷的效果。

2、為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

3、一種利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統，包括

4、空氣過濾器，其用于吸入空氣并過濾空氣中的水分和固體顆粒，最終制備潔凈空氣；

5、制氮機，其輸入端與所述空氣過濾器的輸出端通過管路連接，所述制氮機用于分離空氣中的氮氣并將氮氣壓縮成液氮；

6、液氮儲罐，其輸入端與制氮機的輸出端通過管路連接，所述液氮儲罐用于儲存液氮；

7、氮氣發動機，其輸入端與氮氣儲罐的輸出端通過管路連接，所述氮氣發動機用于通過輸入氮氣并將氮氣勢能轉換為動能，所述氮氣發動機還包括驅動軸；

8、發電機，其輸出端與所述氮氣發動機的驅動軸動力連接，所述發電機用于通過氮氣發動機驅動發電。

9、作為優選的，所述氮氣發動機的驅動軸與所述發電機的輸入端通過軸件直接連接。

10、作為優選的，所述液氮儲罐的輸出端與所述氮氣發動機的輸入端之間連接的管路上還設置有空溫氣化器，該空溫氣化器用于將液氮儲罐輸出的液氮轉換為高壓氮氣并伺服輸入到氮氣發動機。

11、作為優選的，所述利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統還包括用于消減空溫氣化器外部冰凍的換熱設備。

12、作為優選的，所述換熱設備包括第一密閉容器、氣泵和第二密閉容器，其中第一密封容器包覆在制氮機發熱部件的外部，所述第二密封容器包覆在空溫氣化器中液氮氣化部件的外部，所述第一密封容器和第二密封容器的之間具有輸送設備，所述輸送設備用于將第一密閉容器中的流體換熱劑輸送至第二密閉容器，以將制氮機發熱部件產生熱量轉移至液氮氣化部件的外部。

13、作為優選的，所述制氮機還包括氧氣輸出端，所述氧氣輸出端至于第一密封容器中。

14、作為優選的，所述第一密閉容器和第二密閉容器之間還具有用于將流體換熱劑返回到所述第一密閉容器的回流管。

15、作為優選的，所述第二密閉容器內填充有液體換熱劑，所述空溫氣化器的管柱外具有盤旋空氣熱管，所述流體換熱劑為氣體，所述盤旋空氣熱管的輸入端連接于輸送設備的輸出端。

16、作為優選的，所述第二密閉容器內還具有電熱設備。

17、使用本發明的有益效果是：

18、本發明提供電網中的發電設備為儲能系統供電，電網中的發電設備余電通過空氣過濾器和制氮機使用，將空氣中的氮氣分離后儲存在液氮儲罐。如需要時，將液氮儲罐中的液氮釋放為高壓氮氣后輸入至氮氣發動機，通過驅動氮氣發動機運轉的方式帶動發動機轉動，進而將勢能轉換為電能并入電網。本系統僅利用谷電，將谷電轉換為液氮勢能，在需要向電網輸電時將勢能通過液氮發動機組轉換為電能，實現調峰平谷的效果。

19、液氮發動機作為動力裝置驅動電動機發電相比于渦輪機帶動發電機發電具有響應速度快（可實現秒級啟動）、低速運行（額定轉速500r/min）、環境適應性強（-50℃~80℃）、結構簡單和維護保養成本低等優點。相比于傳統的渦輪機-膨脹機動力裝置，具備突出的優點，單機裝置容量可達250mw。

技術特征：

1.一種利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統，其特征在于：包括

2.根據權利要求1所述的利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統，其特征在于：所述氮氣發動機的驅動軸與所述發電機的輸入端通過軸件直接連接。

3.根據權利要求1所述的利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統，其特征在于：所述液氮儲罐的輸出端與所述氮氣發動機的輸入端之間連接的管路上還設置有空溫氣化器，該空溫氣化器用于將液氮儲罐輸出的液氮轉換為高壓氮氣并伺服輸入到氮氣發動機。

4.根據權利要求3所述的利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統，其特征在于：所述利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統還包括用于消減空溫氣化器外部冰凍的換熱設備。

5.根據權利要求4所述的利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統，其特征在于：所述換熱設備包括第一密閉容器、氣泵和第二密閉容器，其中第一密封容器包覆在制氮機發熱部件的外部，所述第二密封容器包覆在空溫氣化器中液氮氣化部件的外部，所述第一密封容器和第二密封容器的之間具有輸送設備，所述輸送設備用于將第一密閉容器中的流體換熱劑輸送至第二密閉容器，以將制氮機發熱部件產生熱量轉移至液氮氣化部件的外部。

6.根據權利要求5所述的利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統，其特征在于：所述制氮機還包括氧氣輸出端，所述氧氣輸出端至于第一密封容器中。

7.根據權利要求5所述的利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統，其特征在于：所述第一密閉容器和第二密閉容器之間還具有用于將流體換熱劑返回到所述第一密閉容器的回流管。

8.根據權利要求5所述的利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統，其特征在于：所述第二密閉容器內填充有液體換熱劑，所述空溫氣化器的管柱外具有盤旋空氣熱管，所述流體換熱劑為氣體，所述盤旋空氣熱管的輸入端連接于輸送設備的輸出端。

9.根據權利要求5所述的利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統，其特征在于：所述第二密閉容器內還具有電熱設備。

技術總結
本發明涉及儲能技術領域，一種利用空氣分離液氮存儲發電的儲能系統，包括空氣過濾器，其用于吸入空氣并過濾空氣中的水分和固體顆粒，最終制備潔凈空氣；制氮機的輸入端與空氣過濾器的輸出端通過管路連接，制氮機用于分離空氣中的氮氣并將氮氣壓縮冷卻成液氮；液氮儲罐的輸入端與制氮機的輸出端通過管路連接，液氮儲罐用于儲存液氮；氮氣發動機的輸入端與氮氣儲罐的輸出端通過管路等部件連接，氮氣發動機用于通過輸入氮氣并將氮氣勢能轉換為動能，氮氣發動機還包括驅動軸；發電機的輸出端與氮氣發動機的驅動軸動力連接，發電機用于通過氮氣發動機驅動發電。本儲能系統僅利用谷電，將谷電制成液氮轉換為勢能，在需要向電網輸電時供電，實現調峰平谷的效果。

技術研發人員：胡學文
受保護的技術使用者：遼寧華氮新動力科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13