一种基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统，包括：水蓄热装置(1)、水泵(3)、高温热泵蒸发器(4)、节流装置(5)、压缩机(8)、高温热泵冷凝器(9)、储热工质泵(17)、高温罐(18)以及低温罐(19)，所述水蓄热装置(1)、所述水泵(3)以及所述高温热泵蒸发器(4)的供热侧依次经管道串接构成第一回路；所述高温热泵蒸发器(4)的取热侧、所述压缩机(8)、所述高温热泵冷凝器(9)的供热侧以及所述节流装置(5)依次经管道串接构成第二回路。根据本发明专利技术实施例的储能系统，可以将水蓄能、外部过剩电源通过逆向有机朗肯循环转化为高温罐中存储的热能，适用范围广，储能效率高。储能效率高。储能效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统


[0001]本专利技术涉及能量储存
,具体涉及一种基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统。

技术介绍

[0002]随着储能产业的快速发展，储能技术成为研究热点，新技术层出不穷，但受经济性以及技术成熟度的限制，大部分难以实现大规模应用。目前最主要的储能技术仍然是抽水蓄能，容量占比高达98％。虽然近年来电池储能以及压缩空气储能发展迅速，成本快速降低，十兆瓦至百兆瓦级的项目不断落地，但仍然存在很多局限性。
[0003]锂电池储能依托于电动汽车动力电池产业的快速发展，在产能过剩的推动下，成本得以大幅降低，但由于寿命相对短，再考虑退役电池处理成本，全寿期综合成本仍然较高。最关键的，安全性不足始终是最大的制约因素，无论是制造过程还是实际运行中，都容易发生失火事故。
[0004]压缩空气储能具有众多技术路线，目前主流的有先进绝热式和深冷液化式两种。先进绝热式用储热代替了传统压缩空气储能的补燃过程，不消耗燃料，效率和经济性得到提升，但储气通常需要大型地下洞穴，受地理环境限制。若采用高压气瓶储气，成本太高，且储能密度低，应用受限。深冷液化式压缩空气储能，是将压缩后的空气进行液化再储存，解决了地理受限或者高压气瓶成本高的问题，但由于系统复杂，技术难度大，综合成本仍然较高，制约了该技术的发展。
[0005]抽水蓄能具有成本低，效率高，响应快等众多优势，是非常优秀的储能技术，但也存在一些问题。一方面是受地理条件限制，尤其在风电、光伏集中的地区，往往水资源或者地形受限，没有适宜的厂址。另一方面，从全国范围来看，优良的厂址逐渐开发完毕，后续项目的建设成本将不断提高，同时考虑到拆迁、移民以及环保成本的不断上升，抽水蓄能的成本由早期1000-2000元/kW，逐渐增长至3000-4000元/kW，2018年的新开工项目，投资成本已高达6000-7000元/kW，预计未来还会继续上升。
[0006]尽管现有技术存在各种缺陷，但电力系统对于储能的需求十分迫切，较多项目采用安全风险较高的锂电储能。如何开发出新的高效、安全的储能技术成为行业内亟需解决的难题。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供一种基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]根据本专利技术的基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统，包括：水蓄热装置(1)、水泵(3)、高温热泵蒸发器(4)、节流装置(5)、压缩机(8)、高温热泵冷凝器(9)、储热工质泵(17)、高温罐(18)以及低温罐(19)，其中：
[0010]所述水蓄热装置(1)、所述水泵(3)以及所述高温热泵蒸发器(4)的供热侧依次经管道串接构成第一回路；
[0011]所述高温热泵蒸发器(4)的取热侧、所述压缩机(8)、所述高温热泵冷凝器(9)的供热侧以及所述节流装置(5)依次经管道串接构成第二回路；
[0012]所述高温罐(18)、所述高温热泵冷凝器(9)的取热侧、所述储热工质泵(17)、所述低温罐(19)依次经管道连通。
[0013]进一步地，所述基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统还包括工质泵(10)、透平(11)、有机朗肯循环冷凝器(14)、换热器(15)以及有机朗肯循环蒸发器(16)，其中：
[0014]所述水蓄热装置(1)、所述水泵(3)以及所述有机朗肯循环冷凝器(14)的取热侧依次经管道串接构成第三回路；
[0015]所述有机朗肯循环冷凝器(14)的供热侧、所述工质泵(10)、所述换热器(15)的取热侧、所述有机朗肯循环蒸发器(16)的取热侧、所述透平(11)以及所述换热器(15)的供热侧依次经管道串接构成第四回路；
[0016]所述高温罐(18)、所述储热工质泵(17)、所述有机朗肯循环蒸发器(16)的供热侧、所述低温罐(19)依次经管道连通。
[0017]进一步地，所述基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统还包括太阳能集热器阵列(2)，所述水蓄热装置(1)、所述高温热泵蒸发器(4)的供热侧、所述水泵(3)以及所述太阳能集热器阵列(2)依次经管道串接构成第五回路。
[0018]进一步地，所述水蓄热装置(1)、所述水泵(3)、所述有机朗肯循环冷凝器(14)的取热侧以及所述太阳能集热器阵列(2)依次经管道串接构成第六回路。
[0019]进一步地，所述水蓄热装置(1)、所述水泵(3)以及所述太阳能集热器阵列(2)依次经管道串接构成第七回路。
[0020]进一步地，所述基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统还包括驱动所述压缩机(8)运行的电动机(6)，所述电动机(6)与外部电源电连接。
[0021]进一步地，所述基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统还包括发电机(12)，所述透平(11)驱动所述发电机(12)运行发电，所述发电机(12)与用电端电连接。
[0022]进一步地，所述高温热泵蒸发器(4)以及所述第四回路中的工质为正戊烷R601、异戊烷R601a、R245ca、R245fa、正丁烷、R236ea、R236fa、异丁烷以及氨中的一种。
[0023]进一步地，所述高温罐(18)以及低温罐(19)中的工质为相变材料、导热油、熔盐中的一种。
[0024]进一步地，各所述管道中均设置有阀门。
[0025]本专利技术上述技术方案的有益效果如下：
[0026]根据本专利技术实施例的基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统，通过利用水蓄热装置储存热能，再将该部分热能以及外部过剩的电能共同提供给逆向有机朗肯循环工作过程，从而将过剩的电能高效地存储到高温罐中，同时储能过程利用到了太阳能等可再生能源，做到了清洁储能；此外，储能系统还具备多种工况，既可实现储能，也可实现发电，适应于各种负荷条件，应用范围广。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例的基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统的系统组成示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例的基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统处于第一种工况下的示意图；
[0029]图3为本专利技术实施例的基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统处于第二种工况下的示意图；
[0030]图4为本专利技术实施例的基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统处于第三种工况下的示意图；
[0031]图5为本专利技术实施例的基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统处于第四种工况下的示意图；
[0032]图6为本专利技术实施例的基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统处于第五种工况下的示意图。
[0033]附图标记：
[0034]水蓄热装置1、太阳能集热器阵列2、水泵3、高温热泵蒸发器4、节流装置5、电动机6、外部电源7、压缩机8、高温热泵冷凝器9、工质泵10、透平11、发电机12、用电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统，其特征在于，包括：水蓄热装置(1)、水泵(3)、高温热泵蒸发器(4)、节流装置(5)、压缩机(8)、高温热泵冷凝器(9)、储热工质泵(17)、高温罐(18)以及低温罐(19)，其中：所述水蓄热装置(1)、所述水泵(3)以及所述高温热泵蒸发器(4)的供热侧依次经管道串接构成第一回路；所述高温热泵蒸发器(4)的取热侧、所述压缩机(8)、所述高温热泵冷凝器(9)的供热侧以及所述节流装置(5)依次经管道串接构成第二回路；所述高温罐(18)、所述高温热泵冷凝器(9)的取热侧、所述储热工质泵(17)、所述低温罐(19)依次经管道连通。2.根据权利要求1所述的一种基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统，其特征在于，还包括工质泵(10)、透平(11)、有机朗肯循环冷凝器(14)、换热器(15)以及有机朗肯循环蒸发器(16)，其中：所述水蓄热装置(1)、所述水泵(3)以及所述有机朗肯循环冷凝器(14)的取热侧依次经管道串接构成第三回路；所述有机朗肯循环冷凝器(14)的供热侧、所述工质泵(10)、所述换热器(15)的取热侧、所述有机朗肯循环蒸发器(16)的取热侧、所述透平(11)以及所述换热器(15)的供热侧依次经管道串接构成第四回路；所述高温罐(18)、所述储热工质泵(17)、所述有机朗肯循环蒸发器(16)的供热侧、所述低温罐(19)依次经管道连通。3.根据权利要求1所述的一种基于高低温储热和逆向有机朗肯循环储电的储能系统，其特征在于，还包括太阳能集热器阵列(2)，所述水蓄热装置(1)、所述高温热泵蒸发器(4)的供热侧、所述水泵(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩雨辰，李京浩，张玮，白宁，张谨奕，王含，宗军，
申请(专利权)人：国家电投集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：