一种用于分布式能源削峰填谷的超临界二氧化碳供热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于分布式能源削峰填谷的超临界二氧化碳供热系统，包括热泵加涡流管系统、储热及供热系统。该系统通过热泵和储热系统平衡掉风能、太阳能等分布式能源产生的过剩电能。本系统中涡流管的采用可以大大缓解系统对于工质压缩机压比的要求，降低成本，提高系统的实用性。本发明专利技术较普通热泵供热系统有明显优势，可以大大增加电网消纳可再生能源的实际能力，起到削峰填谷的作用，为降低污染保护环境做出贡献。

【技术实现步骤摘要】
一种用于分布式能源削峰填谷的超临界二氧化碳供热系统
本专利技术属于分布式储能供热领域，具体涉及一种用于分布式能源削峰填谷的超临界二氧化碳供热系统。
技术介绍
化石能源终将枯竭，同时随着环保及污染问题日益受到人们的重视，近几十年来，风能、太阳能、潮汐能等可再生能源作为清洁能源发展迅猛，在世界能源结构中比重越来越高。我国可再生能源的装机容量增加迅猛。但是风能、太阳能等可再生能源具有不连续、不稳定、不可控的非稳态特性，加之我国优质风、光资源分布与用电负荷重心分布之间的错位矛盾，致使弃风、弃光等问题始终伴随着我国风电、光伏行业的发展，产生巨大的能源浪费。为此，火力发电厂需要担负调峰的责任，经常需要变负荷运行。火力发电厂在低负荷运行下的效率较低，造成供电煤耗和污染物排放的增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种当分布式能源处于发电高峰期时产出的过量电能通过电网输送到人口聚集区或工业区，并且储存起来，在电网负荷的高峰时期或者需要的时候把热量释放出来，满足生活及生产的热量需求的用于分布式能源削峰填谷的超临界二氧化碳供热系统。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：包括热泵加涡流管系统及储热及供热系统；所述的热泵加涡流管系统包括压缩机以及与压缩机的出口相连的第一储热换热器的工质侧入口，第一储热换热器工质侧出口与涡流管的入口相连，涡流管的高温侧出口与第二储热换热器工质侧入口相连，涡流管的低温侧出口与加热器的入口相连，加热器出口的流体与第二储热换热器工质侧出口的流体汇合后与压缩机入口相连；所述的储热及供热系统包括一端分别与第一储热换热器和第二储热换热器的传热工质侧低温端相连的低温储罐，低温储罐的另一端与供热换热器工质侧低温端相连，高温储罐的一端分别与第一储热换热器和第二储热换热器的传热工质侧高温端相连，高温储罐的另一端与供热换热器工质侧高温端相连。由于本专利技术的系统中设置了高、低温储罐及供热换热系统，当分布式能源处于发电高峰期时产出的过量电能通过电网输送到人口聚集区或工业区，并且储存起来，在电网负荷的高峰时期或者需要的时候把热量释放出来，满足生活及生产的热量需求，一方面避免了弃风、弃光等浪费，并且大大缓解了电厂调峰的负担，另一方面，实现了替代散烧煤、燃油的能源消费方式，提高我国电网负荷的稳定性和可再生能源的利用率，控制煤炭消费总量，减少大气污染物排放，改善生态环境等。本专利技术具有以下有益效果：电热储能分布式供热系统可以替代常规的燃煤供暖小锅炉，实现能源终端消费的电能替代，减少污染物的排放和能源的浪费。电热储能分布式供热系统的大量建设，可以增加电网消纳可再生能源的能力，减少弃风、弃光、弃水的现象。电热储能分布式供热系统能够在电网负荷的低谷时期运行，满足电网负荷高峰时期的供热需求，起到削峰填谷、稳定电网的作用。相对于简单的电锅炉来说，本专利技术不仅有将发电高峰时期过剩的电能转换为热能利用，还吸收了环境中热量，增加了能量利用效率，减小了耗电量。相对于单纯的热泵供热系统来说，本专利技术结合了涡流管。传统热泵系统加热的原理是单纯依靠压缩机对低温低压工质进行压缩做功来提高工质温度，供热后再通过节流降压获得低于环境的温度，并从环境中吸收热量。为了获得符合使用需要的温差，往往要求压缩机有较大的压缩比，否则无法达到需要的供热温度，或者无法通过节流获得低于环境的温度，以实现从环境中吸取需要的热量。这样对于压缩机制造提出了较高要求，提高了成本，也限制了使用范围。而涡流管的使用可以大大缓解以上问题。涡流管可以将一定压力的流体自然的分为冷热两股流体，实现了温度以及热量的分离，而非单纯通过节流效应降低温度。这样通过压缩机增压并供热后的工质，通过涡流管后不仅可以获得低于环境温度的低温工质，还可以再次获得高温工质继续供热，这部分热量即从低温工质中吸取，不消耗电能。涡流管是静设备，成本低，这样系统可以降低对于压缩机压比的需求，成本更低，提高实用性。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。其中，1为压缩机、2为第一储热换热器、3为涡流管、4为第二储热换热器、5为加热器，6为低温储罐、7为高温储罐、8为供热换热器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1，本专利技术所述的一种用于分布式能源削峰填谷的超临界二氧化碳供热系统，包括热泵加涡流管系统、储热及供热系统。热泵加涡流管系统包括压缩机1、第一储热换热器2、涡流管3、第二储热换热器4和加热器5，压缩机1出口与第一储热换热器2工质侧入口连通，第一储热换热器2的工质侧出口与涡流管3的入口相连，涡流管3的高温侧出口与第二储热换热器4工质侧入口相连，涡流管3的低温侧出口与加热器5的入口相连，加热器5出口的流体与第二储热换热器4工质侧出口的流体汇合后与压缩机1入口相连。储热及供热系统由低温储罐6、高温储罐7和供热换热器8组成，低温储罐6的一端分别与第一储热换热器2和第二储热换热器4的传热工质侧低温端相连，低温储罐6的另一端与供热换热器8工质侧低温端相连，高温储罐7的一端分别与第一储热换热器2和第二储热换热器4的传热工质侧高温端相连，高温储罐7的另一端与供热换热器8工质侧高温端相连。本专利技术的具体工作过程为：当风能、太阳能产生了过剩电能电网不易平衡时，采用这部分电能驱动电机，电机带动热泵系统中的压缩机运转，将工质加压，升压后的工质温度也升高，高温高压的工质进入第一储热换热器2将热量传递给传热介质，第一储热换热器2出口的工质进入涡流管3，涡流管3将工质自然的分为高温和低温两股工质，高温工质进入第二储热换热器4继续供热，低温工质进入加热器5吸收环境中的热量，从第二换储热换热器4工质侧出口及加热器5出口流出的工质汇合后再次进入压缩机1，完成整个循环。当需要向用户供热时，高温传热工质由高温储罐7进入供热换热器8，供热后再进入低温储罐7。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分布式能源削峰填谷的超临界二氧化碳供热系统，其特征在于，包括热泵加涡流管系统及储热及供热系统；所述的热泵加涡流管系统包括压缩机(1)以及与压缩机(1)的出口相连的第一储热换热器(2)的工质侧入口，第一储热换热器(2)工质侧出口与涡流管(3)的入口相连，涡流管(3)的高温侧出口与第二储热换热器(4)工质侧入口相连，涡流管(3)的低温侧出口与加热器(5)的入口相连，加热器(5)出口的流体与第二储热换热器(4)工质侧出口的流体汇合后与压缩机(1)入口相连；所述的储热及供热系统包括一端分别与第一储热换热器(2)和第二储热换热器(4)的传热工质侧低温端相连的低温储罐(6)，低温储罐(6)的另一端与供热换热器(8)工质侧低温端相连，高温储罐(7)的一端分别与第一储热换热器(2)和第二储热换热器(4)的传热工质侧高温端相连，高温储罐(7)的另一端与供热换热器(8)工质侧高温端相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于分布式能源削峰填谷的超临界二氧化碳供热系统，其特征在于，包括热泵加涡流管系统及储热及供热系统；所述的热泵加涡流管系统包括压缩机(1)以及与压缩机(1)的出口相连的第一储热换热器(2)的工质侧入口，第一储热换热器(2)工质侧出口与涡流管(3)的入口相连，涡流管(3)的高温侧出口与第二储热换热器(4)工质侧入口相连，涡流管(3)的低温侧出口与加热器(5)的入口相连，加热器(5)出口的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高炜，杨玉，李红智，聂鹏，陈渝楠，
申请(专利权)人：华能国际电力股份有限公司，西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11