本發(fā)明涉及儲(chǔ)能系統(tǒng)，尤其涉及一種大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)及儲(chǔ)能方法。

背景技術(shù)：

1、為服務(wù)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)，促進(jìn)能源綠色低碳發(fā)展，分時(shí)電價(jià)機(jī)制日益完善，包括峰谷價(jià)差增大、執(zhí)行范圍擴(kuò)大和峰谷時(shí)段劃分更清晰等。同時(shí)，工商業(yè)電力用戶(hù)用能生產(chǎn)往往存在集中性、時(shí)效性和多樣性，難以進(jìn)行自適應(yīng)錯(cuò)峰用電，靈活調(diào)整用能系統(tǒng)負(fù)荷。

2、但是，集中式大規(guī)模工商業(yè)電力用戶(hù)能源需求巨大，用能時(shí)段集中，多利用峰電價(jià)導(dǎo)致用能成本高昂，用戶(hù)能源需求多樣，包括電力、低壓蒸汽和壓縮空氣等，使用高品位電能轉(zhuǎn)化中低品位熱能，能量品質(zhì)損失大導(dǎo)致生產(chǎn)效益降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)及儲(chǔ)能方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中集中式大規(guī)模工商業(yè)電力用戶(hù)能源需求巨大，用能時(shí)段集中，多利用峰電價(jià)導(dǎo)致用能成本高的缺陷，實(shí)現(xiàn)改善電力供需狀況，削峰填谷以實(shí)降本增效。

2、本發(fā)明提供一種大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括：

3、氣體壓縮模塊，通過(guò)消耗谷電期間的電能將低壓氣體壓縮為高壓氣體，并產(chǎn)生壓縮熱；

4、液相儲(chǔ)存模塊，冷卻所述高壓氣體至低溫常壓液態(tài)空氣并儲(chǔ)存，并在峰電期間利用部分所述壓縮熱將低溫常壓液態(tài)空氣復(fù)溫為常溫高壓空氣；

5、發(fā)電供氣模塊，利用部分所述壓縮熱將所述常溫高壓空氣加熱至高溫高壓空氣，并借助所述高溫高壓空氣發(fā)電；

6、低壓蒸汽模塊，用于消耗部分所述壓縮熱，制取低壓蒸汽。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，還包括熱量貯藏模塊，用于存儲(chǔ)吸收部分所述壓縮熱的導(dǎo)熱介質(zhì)，以在峰電期間釋放所述導(dǎo)熱介質(zhì)至所述液相儲(chǔ)存模塊，以使低溫常壓液態(tài)空氣復(fù)溫為常溫高壓空氣。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的一種大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述氣體壓縮模塊包括：

9、壓縮機(jī)，用于將低壓氣體提升為高壓氣體；

10、壓縮熱換熱器，與所述壓縮機(jī)的出口連接，所述壓縮熱換熱器內(nèi)流通有導(dǎo)熱介質(zhì)，所述導(dǎo)熱介質(zhì)與所述高壓氣體進(jìn)行熱交換，所述導(dǎo)熱介質(zhì)流入所述熱量貯藏模塊或所述低壓蒸汽模塊。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的一種大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述液相儲(chǔ)存模塊包括：

12、蓄冷罐，用于儲(chǔ)存冷量；

13、第一空氣換熱器，與蓄冷罐連通，且與所述壓縮熱換熱器連通，以使所述冷量和所述高壓氣體進(jìn)行熱交換；

14、液體膨脹機(jī)，用于壓縮所述高壓氣體為低溫液態(tài)空氣；

15、液態(tài)空氣儲(chǔ)罐，用于儲(chǔ)存所述低溫液態(tài)空氣；

16、低溫泵，用于峰電期間提升所述低溫液態(tài)空氣；

17、第二空氣換熱器，與所述低溫泵連通，且與所述蓄冷罐連通，以使所述冷量吸收的壓縮熱加熱所述低溫液態(tài)空氣，生成常溫高壓空氣，所述常溫高壓空氣供所述發(fā)電供氣模塊使用。

18、根據(jù)本發(fā)明提供的一種大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述發(fā)電供氣模塊包括：

19、透平換熱器，與所述第二空氣換熱器連接，以使所述常溫高壓空氣與所述壓縮熱發(fā)生熱交換，以使所述常溫高壓空氣為高溫高壓空氣；

20、透平機(jī)，通過(guò)所述高溫高壓空氣升溫所述透平機(jī)的空氣，提高發(fā)電功率。

21、根據(jù)本發(fā)明提供的一種大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述低壓蒸汽模塊包括：

22、第一蒸汽換熱器，與所述熱量貯藏模塊連接，所述第一蒸汽換熱器用于熱泵工質(zhì)與所述導(dǎo)熱介質(zhì)直接換熱為蒸汽；

23、蒸發(fā)器、水蒸氣壓縮機(jī)、冷凝器和膨脹閥，熱泵工質(zhì)吸收流經(jīng)所述蒸發(fā)器的低溫導(dǎo)熱油的熱量變成氣態(tài)，再經(jīng)所述水蒸氣壓縮機(jī)變成高溫高壓，在所述冷凝器與水換熱制取低壓蒸汽，最后流經(jīng)所述膨脹閥變?yōu)榈蜏氐蛪骸?/p>

24、根據(jù)本發(fā)明提供的一種大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述氣體壓縮模塊包括多個(gè)壓縮機(jī)和多個(gè)壓縮熱換熱器，且所述壓縮機(jī)和所述壓縮熱換熱器一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。

25、根據(jù)本發(fā)明提供的一種大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述發(fā)電供氣模塊包括多個(gè)透平換熱器和多個(gè)透平機(jī)，且所述透平換熱器和所述透平機(jī)一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。

26、本發(fā)明還提供一種大溫差熱泵相變儲(chǔ)能方法，包括：

27、通過(guò)消耗谷電期間的電能將低壓氣體壓縮為高壓氣體，并產(chǎn)生壓縮熱；

28、冷卻所述高壓氣體至低溫常壓液態(tài)空氣并儲(chǔ)存；

29、在峰電期間利用部分所述壓縮熱將低溫常壓液態(tài)空氣復(fù)溫為高溫高壓空氣；

30、發(fā)電供氣模塊通過(guò)所述高溫高壓空氣升溫并發(fā)電；

31、消耗部分所述壓縮熱，制取低壓蒸汽。

32、根據(jù)本發(fā)明提供的大溫差熱泵相變儲(chǔ)能方法，所述消耗部分所述壓縮熱，制取低壓蒸汽，包括：

33、所述壓縮熱的高溫部分，通過(guò)直接換熱制取低壓蒸汽；

34、所述壓縮熱的低溫部分，通過(guò)高溫?zé)岜弥迫〉蛪赫羝?/p>

35、本發(fā)明提供的大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)及儲(chǔ)能方法，通過(guò)氣體壓縮模塊消耗谷電期間的電能將低壓氣體壓縮為高壓氣體，并產(chǎn)生壓縮熱，液相儲(chǔ)存模塊冷卻高壓氣體至低溫常壓液態(tài)空氣并儲(chǔ)存，并在峰電期間利用部分壓縮熱將低溫常壓液態(tài)空氣復(fù)溫為常溫高壓空氣，發(fā)電供氣模塊利用部分壓縮熱將常溫高壓空氣加熱至高溫高壓空氣，并借助高溫高壓空氣發(fā)電；低壓蒸汽模塊消耗部分壓縮熱，制取低壓蒸汽。本發(fā)明提供的大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，是一種針對(duì)峰谷電價(jià)的分散式高效綠色多供儲(chǔ)能技術(shù)，能夠解決集中式大規(guī)模工商業(yè)電力用戶(hù)保障生產(chǎn)秩序和規(guī)模的同時(shí)改善電力供需狀況，削峰填谷以實(shí)現(xiàn)降本增效的難題，尤其采用節(jié)能減排型的高溫?zé)岜煤鸵簯B(tài)空氣儲(chǔ)能等綠色高效節(jié)能技術(shù)能較好實(shí)現(xiàn)用能系統(tǒng)負(fù)荷靈活調(diào)整，同時(shí)保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

技術(shù)特征：

1.一種大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，還包括熱量貯藏模塊（5），用于存儲(chǔ)吸收部分所述壓縮熱的導(dǎo)熱介質(zhì)，以在峰電期間釋放所述導(dǎo)熱介質(zhì)至所述液相儲(chǔ)存模塊（2），以使低溫常壓液態(tài)空氣復(fù)溫為常溫高壓空氣。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體壓縮模塊（1）包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述液相儲(chǔ)存模塊（2）包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電供氣模塊（3）包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓蒸汽模塊（4）包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體壓縮模塊（1）包括多個(gè)所述壓縮機(jī)（11）和多個(gè)所述壓縮熱換熱器（12），且所述壓縮機(jī)（11）和所述壓縮熱換熱器（12）一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電供氣模塊（3）包括多個(gè)所述透平換熱器（31）和多個(gè)所述透平機(jī)（32），且所述透平換熱器（31）和所述透平機(jī)（32）一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。

9.一種利用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能方法，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大溫差熱泵相變儲(chǔ)能方法，其特征在于，所述消耗部分所述壓縮熱，制取低壓蒸汽，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)及儲(chǔ)能方法，儲(chǔ)能系統(tǒng)包括氣體壓縮模塊，通過(guò)消耗谷電期間的電能將低壓氣體壓縮為高壓氣體，并產(chǎn)生壓縮熱；液相儲(chǔ)存模塊，冷卻高壓氣體至低溫常壓液態(tài)空氣并儲(chǔ)存，并在峰電期間利用部分壓縮熱將低溫常壓液態(tài)空氣復(fù)溫為常溫高壓空氣；發(fā)電供氣模塊，利用部分壓縮熱將常溫高壓空氣加熱至高溫高壓空氣，并借助高溫高壓空氣發(fā)電；低壓蒸汽模塊，用于消耗部分壓縮熱，制取低壓蒸汽。本發(fā)明提供的大溫差熱泵相變儲(chǔ)能系統(tǒng)及儲(chǔ)能方法，是針對(duì)峰谷電價(jià)的分散式高效綠色多供儲(chǔ)能技術(shù)，能夠解決集中式大規(guī)模工商業(yè)電力用戶(hù)保障生產(chǎn)秩序和規(guī)模的同時(shí)改善電力供需狀況，削峰填谷以實(shí)現(xiàn)降本增效的難題。

技術(shù)研發(fā)人員：楊魯偉,伍佳樂(lè),孫椰望,張桂蘭,張沖,魏娟,陳六彪,高詔詔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9