一种热泵蓄能系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种热泵蓄能系统，该系统通过通过在高温蓄热单元中耦合低温蓄冷单元和压缩膨胀单元，使系统能够利用外界冷源(如LNG)和外界热源(如可再生能源和工业余热)，通过在绝热压缩膨胀回路中增加等温压缩膨胀旁路，使系统储能时减少冷能储存、释能时增加热源处流量，使系统各处流量存在差别，进而提高系统的能量密度和能源利用率。储能时，通过部分旁路膨胀机侧，减少冷量的储存以便释能时冷源的利用，释能时，通过增加涡轮增加装置，形成内循环，提高热源处和膨胀机侧的流量，增大对热源热量的吸收和系统出功，在本系统中，由于热量的梯级利用，在实现系统利用外界热源的条件下可提高系统效率。

【技术实现步骤摘要】
一种热泵蓄能系统
本技术涉及压缩蓄能、蓄冷蓄热、LNG冷能利用、可再生能源、余热利用等领域，涉及一种储能系统，特别涉及一种热泵蓄能系统，是一种耦合外界冷热源、提高系统能量密度和能源利用率的系统。
技术介绍
能源和环境问题的可持续发展是国民经济发展的基础，而解决电力行业中的能源环境问题是保证我国经济可持续发展的重要组成部分。电力储能是调整我国能源结构、大规模发展可再生能源、提高能源安全的关键技术之一，大规模储能技术的研究具有重要理论和实践价值。目前的储能系统有抽水蓄能、压缩空气储能、压缩蓄能、燃料电池、飞轮储能等，其中热泵蓄能系统通过高压压缩机和高压膨胀机将电能转化为热能和冷能进行储存，不受到需要大型储气室或储气洞穴的限制，其属于物理储能系统，对环境影响小，同时由于横跨较大的温度区间使热泵蓄能系统具有能量密度高的优点，近年来受到了国内外学者的广泛关注。可再生能源具有波动性和间歇性的固有缺陷，将其耦合于储能系统可有效解决其大规模利用的问题，其耦合形式包括可再生能源储电利用和可再生能源蓄热利用。液化天然气(LiquefiedNaturalGa本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热泵蓄能系统，包括一高温蓄热单元、一低温蓄冷单元和一压缩膨胀单元，其特征在于，/n--所述高温蓄热单元，至少包括一高温蓄热罐、一蓄热换热器和一第一常温蓄热罐，所述高温蓄热罐通过管路经所述高温蓄热罐的第一换热侧与所述第一常温蓄热罐连通，且所述高温蓄热罐中还设有与外界热源连通的换热管路；/n--所述低温蓄冷单元，至少包括一低温蓄冷罐、一蓄冷换热器和一第二常温蓄热罐，所述低温蓄冷罐通过管路经所述蓄冷换热器的第一换热侧与所述第二常温蓄热罐连通，且所述低温蓄冷罐中还设有与外界冷源连通的换热管路；/n--所述压缩膨胀单元，包括多个绝热压缩膨胀机组、至少一等温压缩膨胀机组和若干空气换热器，每一压缩膨...

【技术特征摘要】
1.一种热泵蓄能系统，包括一高温蓄热单元、一低温蓄冷单元和一压缩膨胀单元，其特征在于，
--所述高温蓄热单元，至少包括一高温蓄热罐、一蓄热换热器和一第一常温蓄热罐，所述高温蓄热罐通过管路经所述高温蓄热罐的第一换热侧与所述第一常温蓄热罐连通，且所述高温蓄热罐中还设有与外界热源连通的换热管路；
--所述低温蓄冷单元，至少包括一低温蓄冷罐、一蓄冷换热器和一第二常温蓄热罐，所述低温蓄冷罐通过管路经所述蓄冷换热器的第一换热侧与所述第二常温蓄热罐连通，且所述低温蓄冷罐中还设有与外界冷源连通的换热管路；
--所述压缩膨胀单元，包括多个绝热压缩膨胀机组、至少一等温压缩膨胀机组和若干空气换热器，每一压缩膨胀机组均包括两个用于进气或排气的通气口，其中一个通气口进气时，另一个通气口排气，其中，第一绝热压缩膨胀机组的第一通气口通过管路至少依次经第一空气换热器、所述蓄热换热器的第二换热侧、第二绝热压缩膨胀机组、第二空气换热器、所述蓄冷换热器的第二换热侧后与所述第一绝热压缩膨胀机组的第二通气口连通，从而形成绝热压缩膨胀回路；所述等温压缩膨胀机组的第一通气口分为两路，一路通过带有第一控制阀门的旁通管路与所述第一空气换热器和第一绝热压缩膨胀机组之间的连通管路连通，另一路通过带有第二控制阀门的旁通管路与所述第一空气换热器和蓄热换热器之间的连通管路连通；所述等温压缩膨胀机组的第二通气口也分为两路，一路通过带有第三控制阀门的旁通管路与所述第二空气换热器和蓄冷换热器之间的连通管路连通，另一路通过带有第四控制阀门的旁通管路与所述第二空气换热器和第二绝热压缩膨胀机组之间的连通管路连通。


2.根据权利要求1所述的热泵蓄能系统，其特征在于，所述系统处于储能工作模式时，将所述第一绝热压缩膨胀机组、等温压缩膨胀机组切换为膨胀模式，将所述第二绝热压缩膨胀机组切换为压缩模式，将所述第一常温蓄热罐中的蓄热流体经所述蓄热换热器的第一换热侧输送至所述高温蓄热罐，将所述第二常温蓄热罐中的蓄冷流体经所述蓄冷换热器的第一换热侧输送至所述低温蓄冷罐，并关闭所述第二控制阀门、第四控制阀门，调节所述第一控制阀门、第三控制阀门的开度以控制旁通管路的流量，所述绝热压缩膨胀回路中的工作介质在所述第二绝热压缩膨胀机组绝热压缩升温后，排出的高压工作介质依次经所述蓄热换热器的第二换热侧、第一空气换热器后通入所述第一绝热压缩膨胀机组进行绝热膨胀降温，之后依次经所述蓄冷换热器的第二换热侧、第二空气换热器后通入所述第二绝热压缩膨胀机组继续进行压缩，工作介质在经过所述蓄热换热器的第二换热侧时释放热量、在经过所述第一空气换热器时继续散热至接近常温，工作介质在经过所述蓄冷换热器的第二换热侧时释放冷量、在经过所述第二空气换热器时继续吸热至接近常温，在此过程中，压缩热被存储至所述高温蓄热罐，膨胀产生的冷量被存储至所述低温蓄冷罐；同时，经所述第一空气换热器散热后排出的部分接近常温的高压工作介质通过旁通管路通入所述等温压缩膨胀机组进行等温膨胀做功，等温膨胀后的工作介质通过旁通管路通入所述第二空气换热器的进气侧。


3.根据权利要求1所述的热泵蓄能系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭欢，徐玉杰，孙建亭，陈海生，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11