本发明专利技术提供一种热泵式储能供电方法，包括储能余冷回收模式和供电余热回收模式。在储能余冷回收模式时，常温工作介质通过回热蓄热系统等压吸热后，经过压缩机绝热压缩，再通过主蓄热系统等压放热，后进入透平绝热膨胀对外做功，然后通过蓄冷系统进行等压吸热并蓄冷于蓄冷系统，最后作为冷源供应释放到外界；另一种相反的模式则为供电余热回收模式。本发明专利技术还提供了相应的热泵式储能供电装置。本发明专利技术的热泵式储能供电方法及装置解决光伏发电以及风能发电中的弃风以及弃光问题以及峰谷电的削峰填谷问题，在储能和供电的同时供冷供暖，并将废气的余热余冷回收于回热蓄热系统和蓄冷系统中，提高了热功转换效率。提高了热功转换效率。提高了热功转换效率。
【技术实现步骤摘要】
热泵式储能供电方法及装置
[0001]本专利技术涉及一种储能供电的方法及其装置，特别是一种余热余冷回收型热泵式储能方法及装置。
技术介绍
[0002]以太阳能、风能以及水力势能为代表的绿色能源具有环保且取之不尽的优势，然而由于绿色能源一般受到天气、季节，阳光等自然条件的影响，难以提供稳定的能源输出，从而很难输出与电网匹配的电力。因此采取一定的储能技术，以空间换取时间是一个较好的解决方案。以熔盐储能为代表的物理储能相对而言具有低成本，高效率以及结构简单等特点。目前主要以电加热方式或者通过电加热导热介质进行蓄热。但缺点是蓄热和发电之间的转换效率仍不理想。
[0003]本申请人的在先授权专利(申请号为ZL201711402735.7和申请号为ZL201810180017.8)公开了两种热泵式储能供电供热方法及装置，通过互为可逆的布雷顿循环作为储能发电原理，理想布雷顿循环及其逆循环一般分为四个过程，两个绝热过程和两个等压过程。从可行性角度和经济性角度，常压段是合适的装置起点和终点的选择范围。其中热泵式储能供电供热方法及装置(申请号为ZL201711402735.7)选取布雷顿循环常压段的热端作为储能和发电循环的起点和终点，热泵式交替储能供电方法及装置(申请号为ZL201810180017.8)选取布雷顿循环常压段的冷端作为储能和发电循环的起点和终点。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种热泵式储能供电方法及装置，以克服传统电加热蓄热介质储能方式转换效率低下的缺点，同时解决光伏发电以及风能发电中的弃风以及弃光问题。
[0005]本专利技术试图选取布雷顿循环常压段的中间点为储能和发电的起点和终点。本专利技术一方面借鉴热力学中卡诺循环与逆卡诺循环互为可逆的原理，通过逆卡诺循环做功将低温热源的热量转移到高温热源实现储能，再通过高温热源的热量转移到低温热源时对外界做功实现释能。但现实中，卡诺循环和逆卡诺循环的物理过程难以实现，因而本专利技术利用逆布雷顿循环储能，正布雷顿循环发电，由于逆布雷顿循环与正布雷顿循环在理想情况下互为可逆，因此其储能后发电的转换效率一般优于直接电加热或电加热导热介质等传统方式。这种储能方式同时具备成本低廉的特点，熔盐成本很低，用不锈钢做容器成本也较低，工作介质可选用空气储电的同时可以供应暖气。另一方面使用了废热再入压缩机技术，利用供电余热回收模式下经过透平的废气热量的回收利用，让这部分热量用于预热储能余冷回收模式下的压缩机入口空气。因此采用这种方法储能后，发电的转换效率优于直接电加热或不采用废热再入压缩机技术的热泵式储能等方式。
[0006]由此，本专利技术提供一种热泵式储能供电方法，包括如下模式：
[0007](1)储能余冷回收模式：常温的工作介质通过回热蓄热系统进行等压吸热后，经过
压缩机绝热压缩，然后通过主蓄热系统进行等压放热过程，然后进入透平绝热膨胀对外做功，然后通过蓄冷系统进行等压吸热以蓄冷于蓄冷系统，最后作为冷源供应释放到外界；
[0008](2)供电余热回收模式：常温的工作介质通过蓄冷系统进行等压放热，然后经过压缩机绝热压缩后，然后通过主蓄热系统进行等压吸热，然后进入透平绝热膨胀对外做功，然后通过回热蓄热系统进行等压放热，最后作为暖气源供应释放到外界；在此过程中净输出的功用于供电。
[0009]所述回热蓄热系统的高温点为T1，低温点为T
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+ΔT；工作介质在储能余冷回收模式下与回热蓄热系统换热，使得回热蓄热系统中的高温点所在位置的蓄热介质从其高温点T1降低到低温点T
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+ΔT并转移到回热蓄热系统的低温点所在位置；工作介质在供电余热回收模式下与回热蓄热系统换热，使得回热蓄热系统中的高温点所在位置的蓄热介质从其低温点T
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+ΔT升高到高温点T1并转移到回热蓄热系统的高温点所在位置；
[0010]所述主蓄热系统的低温点为高温点为工作介质在储能余冷回收模式下与主蓄热系统换热，使得主蓄热系统中的高温点所在位置的蓄热介质从其低温点升高到高温点并转移到主蓄热系统的高温点所在位置；工作介质在供电余热回收模式下与主蓄热系统换热，使得主蓄热系统中的高温点所在位置的蓄热介质从其高温点降低到低温点并转移到主蓄热系统的低温点所在位置；
[0011]所述蓄冷系统的低温点为T0，蓄冷系统的高温点为空气常温T
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；工作介质在储能余冷回收模式下与蓄冷系统换热，使得蓄冷系统中的高温点所在位置的蓄冷介质从常温T
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降低到低温点T0并转移到蓄冷系统的低温点所在位置；工作介质在供电余热回收模式下与蓄冷系统换热，使得蓄冷系统中的低温点所在位置的蓄冷介质从低温点T0升高到常温T
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并转移到蓄冷系统的高温点所在位置。
[0012]所述常温工作介质包括以空气为代表的双原子气体、以氩气为代表的单原子气体，以及以二氧化碳为代表的多原子气体，其中选用空气作为工作介质具有成本低廉、工作温度范围广，绝热指数高等优势。
[0013]本专利技术还提供一种热泵式储能供电装置，其包括沿工作介质的走向由管线依次串联的以下装置而形成两种排布方式：
[0014](1)储能余冷回收模式：进气装置、与回热蓄热系统相连的回热换热器、压缩机、与主蓄热系统相连的主换热器、透平、与蓄冷系统相连的蓄冷换热器、和出气装置；
[0015](2)供电余热回收模式：进气装置、与蓄冷系统相连的蓄冷换热器、压缩机、与主蓄热系统相连的主换热器、透平、与回热蓄热系统相连的回热换热器、和出气装置。
[0016]所述回热蓄热系统包括至少两个相互连通且内部的蓄热介质温度不同的蓄热介质保温容器或者至少一个相互连通且内部的蓄热介质具有温差梯度的斜温层的蓄热介质保温容器；
[0017]所述主蓄热系统由一个以上的蓄热模块串联而成，每个蓄热模块包含至少两个相互连通且内部的蓄热介质温度不同的蓄热介质保温容器或者至少一个相互连通且内部的蓄热介质具有温差梯度的斜温层的蓄热介质保温容器；
[0018]且所述蓄冷系统包括至少两个相互连通且内部的蓄冷介质温度不同的蓄冷介质
保温容器或者至少两个相互连通且内部的蓄冷介质具有温差梯度的斜温层的蓄冷介质保温容器。
[0019]所述主蓄热系统的蓄热介质包括有机热载体和溶液中的一种或多种的混合物；且所述回热蓄热系统的蓄热介质包括有机热载体、熔盐和压缩气体中的一种或多种的混合物。
[0020]所述溶液为无机盐或含碳化合物的一种或几种与水的液态混合物。
[0021]所述熔盐为包含硝酸盐、钾盐、氯盐或氟盐等一种或几种盐的混合物在高温下的液态熔融物质。
[0022]所述有机热载体包括矿物油以及合成导热油的一种或几种的液态混合物。所述合成导热油包括选自包括烷基苯型导热油、烷基萘型导热油、烷基联苯型导热油、联苯和联苯醚低熔混合物型导热油以及烷基联苯醚型导热油的其中至少一种的热载体油。
[0023]所述蓄冷系统的蓄冷介质包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种热泵式储能供电方法，其特征在于，其包括如下模式：(1)储能余冷回收模式：常温的工作介质通过回热蓄热系统进行等压吸热后，经过压缩机绝热压缩，然后通过主蓄热系统进行等压放热过程，然后进入透平绝热膨胀对外做功，然后通过蓄冷系统进行等压吸热以蓄冷于蓄冷系统，最后作为冷源供应释放到外界；(2)供电余热回收模式：常温的工作介质通过蓄冷系统进行等压放热，然后经过压缩机绝热压缩后，然后通过主蓄热系统进行等压吸热，然后进入透平绝热膨胀对外做功，然后通过回热蓄热系统进行等压放热，最后作为暖气源供应释放到外界；在此过程中净输出的功用于供电。2.根据权利要求1所述的热泵式储能供电方法，其特征在于，所述回热蓄热系统的高温点为T1，低温点为T
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+ΔT；工作介质在储能余冷回收模式下与回热蓄热系统换热，使得回热蓄热系统中的高温点所在位置的蓄热介质从其高温点T1降低到低温点T
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+ΔT并转移到回热蓄热系统的低温点所在位置；工作介质在供电余热回收模式下与回热蓄热系统换热，使得回热蓄热系统中的高温点所在位置的蓄热介质从其低温点T
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+ΔT升高到高温点T1并转移到回热蓄热系统的高温点所在位置；所述主蓄热系统的低温点为高温点为工作介质在储能余冷回收模式下与主蓄热系统换热，使得主蓄热系统中的高温点所在位置的蓄热介质从其低温点升高到高温点并转移到主蓄热系统的高温点所在位置；工作介质在供电余热回收模式下与主蓄热系统换热，使得主蓄热系统中的高温点所在位置的蓄热介质从其高温点降低到低温点并转移到主蓄热系统的低温点所在位置；所述蓄冷系统的低温点为T0，蓄冷系统的高温点为空气常温T
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；工作介质在储能余冷回收模式下与蓄冷系统换热，使得蓄冷系统中的高温点所在位置的蓄冷介质从常温T
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降低到低温点T0并转移到蓄冷系统的低温点所在位置；工作介质在供电余热回收模式下与蓄冷系统换热，使得蓄冷系统中的低温点所在位置的蓄冷介质从低温点T0升高到常温T
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【专利技术属性】
技术研发人员：王建强，沈佳杰，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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