基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统及方法，包含集中供热单元、集中供冷单元、工业供汽单元、熔盐储热单元、释能单元和储能单元；储能单元通过第五换热器与供热单元相连；释能单元通过第二换热器和第三换热器与集中供冷单元相连；储能单元通过液体二氧化碳储罐与释能单元相连接；释能单元通过第四换热器与熔盐储热单元相连接；集中供热单元通过第六换热器与熔盐储热单元相连接；工业供汽单元通过第一换热器与熔盐储热单元相连接。本系统不仅能够有效的节约煤炭资源，减少环境污染，保护环境，同时能够满足居民采暖、集中供冷、工业供汽等需求。工业供汽等需求。工业供汽等需求。

【技术实现步骤摘要】
基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统及方法


[0001]本专利技术属于冷热联供及储能领域，涉及一种基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统及方法。

技术介绍

[0002]随着电力装机构成及能源结构的优化调整及转型，风、光、水等可再生能源的快速发展，并逐渐成为电量的主体，煤电机组将发挥电网稳压、调频、托底保供等功能。此外，随着工业的不断发展，集中用热用冷、生产用汽等需求也大幅增加。兼顾供热能力及运行灵活性的热电联产改造以及低能耗长输供热技术的快速发展，高参数、大容量的煤电机组以集中供热的方式，大规模替代大中型城镇地区污染重、能耗高、分散布置的燃煤燃油供热锅炉房，在提升供热可靠性的同时，大幅降低热能消耗，有利于降低污染物排放和环境的保护。
[0003]然而，在人口规模相对不大的中小型城镇地区、入驻企业规模及数量不多的工业园区，由外围大容量热电联产机组长距离输送以满足生活集中用热、生产集中用汽等需求，存在长输管网建设投资大、用热成本大幅增加等缺点。然而在三北地区，风能、光能等可再生资源丰富却无法实现就地消纳，弃风、弃光现象严重；与此同时，受地理、农工业产业结构等因素影响，城镇居民用热多以散煤为主。亟需开发一套可消纳当地新能源电力用于居民采暖、集中供冷、工业供汽等多种形式能源供应的技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统及方法。具体来讲，提出一种以二氧化碳为压缩膨胀循环介质，并耦合熔盐储热系统，利用风能、太阳能等新能源电力，向城镇地区及工业园区集中供热、供冷，并具备储能功能，在零碳排放的情况下提升了新能源电力的高比例消纳。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统，包括：集中供热单元、集中供冷单元、工业供汽单元、熔盐储热单元、释能单元和储能单元；
[0007]储能单元通过第五换热器与供热单元相连；释能单元通过第二换热器和第三换热器与集中供冷单元相连；储能单元通过液体二氧化碳储罐与释能单元相连接；释能单元通过第四换热器与熔盐储热单元相连接；集中供热单元通过第六换热器与熔盐储热单元相连接；工业供汽单元通过第一换热器与熔盐储热单元相连接。
[0008]本专利技术的进一步改进在于：
[0009]储能单元包括二氧化碳储罐、电驱压缩机、第五换热器、制冷膨胀机和液体二氧化碳储罐；二氧化碳储罐中二氧化碳依次流经电驱压缩机、第五换热器、制冷膨胀机和液体二氧化碳储罐。
[0010]释能单元包括第二低温升压泵、第一低温升压泵、第二换热器、第三换热器、第四
换热器和二氧化碳透平发电机。
[0011]储能单元通过液体二氧化碳储罐与释能单元相连接；液体二氧化碳储罐的二氧化碳一路依次流经第二低温升压泵、第三换热器、第四换热器、二氧化碳透平发电机和二氧化碳储罐；另一路依次流经第一低温升压泵、第二换热器和二氧化碳储罐。
[0012]集中供热单元包括供热站、热网循环水泵和第六换热器；供热站的供热循环水通过热网循环水泵后分为两路，一路依次流经第六换热器和供热站；另一路依次流经第五换热器和供热站。
[0013]集中供冷单元包括供冷站、循环泵、第二换热器和第三换热器；供冷站的供冷介质通过循环泵后分为两路，一路流经第二换热器，另一路流经第三换热器，两路共同连接供冷站。
[0014]工业供汽单元包括除盐水箱、升压水泵和第一换热器；除盐水箱的除盐水依次流经升压水泵和第一换热器，第一换热器将除盐水箱中的除盐水升温汽化。
[0015]熔盐储热单元包括低温熔盐泵、低温熔盐储罐、第七换热器和高温熔盐储罐；低温熔盐储罐的低温熔盐通过低温熔盐泵依次流经第七换热器和高温熔盐储罐。
[0016]新能源电力消纳单元通过电驱压缩机与储能单元相连接；新能源电力消纳单元通过第七换热器与熔盐储热单元向连接；新能源电力消纳单元包含风电厂、光伏电站、变压器、第七换热器和电驱压缩机；风电厂和光伏电站的电通过变压器分别供给第七换热器和电驱压缩机。
[0017]释能单元通过第四换热器与熔盐储热单元的高温熔盐储罐和低温熔盐储罐相连接；集中供热单元通过第六换热器与熔盐储热单元的高温熔盐储罐和低温熔盐储罐相连接；工业供汽单元通过第一换热器与熔盐储热单元的高温熔盐储罐和低温熔盐储罐相连接。
[0018]一种基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能方法，包括以下步骤：
[0019]新能源电力消纳过程：风电厂和光伏电站的电通过变压器分别供给第七换热器和电驱压缩机；
[0020]熔盐储热过程：低温熔盐储罐出口的低温熔盐由低温熔盐泵驱动，进入第七换热器经电能加热，升温后进入高温熔盐储罐存储；
[0021]储能过程：二氧化碳储罐中的二氧化碳进入电驱压缩机实现升压升温，以高压高温状态进入第五换热器，将热能传递给供热站出口经热网循环水泵加压的低温热网循环水，以高压常温状态进入制冷膨胀机降压液化，进入液体二氧化碳储罐；
[0022]释能过程：液体二氧化碳储罐的二氧化碳一路经第二低温升压泵升压后进入第三换热器冷能传递给供冷站；然后在第四换热器吸收高温熔盐储罐出口的高温熔盐热量，升温后以高压高温状态进入二氧化碳透平发电机做功发电；另一路经第二低温升压泵升压后进入第三换热器冷能传递给供冷站；第二换热器出口和二氧化碳透平发电机出口混合，共同进入二氧化碳储罐；此阶段高温熔盐储罐出口的高温熔盐由高温熔盐泵加压后进入第四换热器放热，然后回至低温熔盐储罐存储；
[0023]集中供热过程：供热站的出口供热循环水经热网循环水泵加压后分为两路，一路进入第六换热器吸热后回至供热站，热源为高温熔盐储罐出口的高温熔盐；另一路进入第五换热器吸热后回至供热站，热源为电驱压缩机出口的高压高温二氧化碳；此阶段高温熔
盐储罐出口的高温熔盐由高温熔盐泵加压后进入第六换热器放热后回至低温熔盐储罐存储；
[0024]集中供冷过程：供冷站出口供冷介质经循环泵升压后分为两路，一路进入第二换热器吸收冷能降温后回至供冷站；另一路进入第三换热器吸收冷能降温后回至供冷站；此阶段第一低温升压泵的出口二氧化碳在第二换热器释放冷能，以超临界气态进入二氧化碳储罐存储；第二低温升压泵出口的二氧化碳，经高温熔盐加热后以高温高压状态进入二氧化碳透平发电机发电；
[0025]工业供汽过程：除盐水箱出口的除盐水进入升压水泵加压进入第一换热器升温汽化；此阶段高温熔盐储罐出口的高温熔盐由高温熔盐泵加压后进入第六换热器，放热后回至低温熔盐储罐存储。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术提出了一种基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统及方法，构建了以二氧化碳为介质、以风能、太阳能电力为驱动源的压缩制热、膨胀制冷系统，并与以风光电力为驱动源的熔盐储热系统耦合，向城镇地区及工业园区集中供热、供汽、供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统，其特征在于，包括：集中供热单元、集中供冷单元、工业供汽单元、熔盐储热单元、释能单元和储能单元；所述储能单元通过第五换热器(5)与供热单元相连；所述释能单元通过第二换热器(11)和第三换热器(16)与集中供冷单元相连；所述储能单元通过液体二氧化碳储罐(9)与释能单元相连接；所述释能单元通过第四换热器(17)与熔盐储热单元相连接；所述集中供热单元通过第六换热器(26)与熔盐储热单元相连接；所述工业供汽单元通过第一换热器(25)与熔盐储热单元相连接。2.根据权利要求1所述的基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统，其特征在于，所述储能单元包括二氧化碳储罐(14)、电驱压缩机(4)、第五换热器(5)、制冷膨胀机(8)和液体二氧化碳储罐(9)；所述二氧化碳储罐(14)中二氧化碳依次流经电驱压缩机(4)、第五换热器(5)、制冷膨胀机(8)和液体二氧化碳储罐(9)。3.根据权利要求1所述的基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统，其特征在于，所述释能单元包括第二低温升压泵(15)、第一低温升压泵(10)、第二换热器(11)、第三换热器(16)、第四换热器(17)和二氧化碳透平发电机(18)；所述储能单元通过液体二氧化碳储罐(9)与释能单元相连接；所述液体二氧化碳储罐(9)的二氧化碳一路依次流经第二低温升压泵(15)、第三换热器(16)、第四换热器(17)、二氧化碳透平发电机(18)和二氧化碳储罐(14)；另一路依次流经第一低温升压泵(10)、第二换热器(11)和二氧化碳储罐(14)。4.根据权利要求1所述的基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统，其特征在于，所述集中供热单元包括供热站(6)、热网循环水泵(7)和第六换热器(26)；所述供热站(6)的供热循环水通过热网循环水泵(7)后分为两路，一路依次流经第六换热器(26)和供热站(6)；另一路依次流经第五换热器(5)和供热站(6)。5.根据权利要求1所述的基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统，其特征在于，所述集中供冷单元包括供冷站(13)、循环泵(12)、第二换热器(11)和第三换热器(16)；所述供冷站(13)的供冷介质通过循环泵(12)后分为两路，一路流经第二换热器(11)，另一路流经第三换热器(16)，两路共同连接供冷站(13)。6.根据权利要求1所述的基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统，其特征在于，所述工业供汽单元包括除盐水箱(23)、升压水泵(24)和第一换热器(25)；除盐水箱(23)的除盐水依次流经升压水泵(24)和第一换热器(25)，第一换热器(25)将除盐水箱(23)中的除盐水升温汽化。7.根据权利要求1所述的基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统，其特征在于，所述熔盐储热单元包括低温熔盐泵(22)、低温熔盐储罐(21)、第七换热器(27)和高温熔盐储罐(19)；所述低温熔盐储罐(21)的低温熔盐通过低温熔盐泵(22)依次流经第七换热器(27)和高温熔盐储罐(19)。8.根据权利要求1所述的基于二氧化碳压缩耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统，其特征在于，还包括新能源电力消纳单元；所述新能源电力消纳单元通过电驱压缩机(4)与储能单元相连接；所述新能源电力消纳单元通过第七换热器(27)与熔盐储热单元向连接；所述新能源电力消纳单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：马汀山，吕凯，王妍，居文平，许朋江，张建元，石慧，薛朝囡，邓佳，常东锋，
申请(专利权)人：西安西热节能技术有限公司，
类型：发明
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