一种增益型熔盐储能系统技术方案

本发明专利技术提供了一种增益型熔盐储能系统，包括超高温热泵系统、熔盐系统和低品质热回收系统；超高温热泵系统可产生550

【技术实现步骤摘要】
一种增益型熔盐储能系统


[0001]本专利技术涉及储能
，尤其涉及一种增益型熔盐储能系统。

技术介绍

[0002]随着太阳能光伏、风电等间歇性新能源发电比例的逐步提高，火电等可调电源比例逐年降低，电网运行的安全性和稳定性受到越来越大的挑战，电网级的大规模、长时间、快响应的调峰手段成为保障电网安全性和稳定性，提高新能源消纳能力的重要保障。
[0003]当前成熟的大规模、长时间调峰技术只有抽水蓄能，但受制于地理条件限制，抽水蓄能可开发的容量有限，远不能满足未来我国以新能源为主体的新型电力系统对储能调峰的要求，同时，抽水蓄能投资成本高、建设周期长，大型水库建设对生态环境也存在一定影响，除抽水蓄能外，电池储能发展迅速，但其安全环保问题一直未得到有效解决，且成本高，难以作为电网级的大规模长时储能调峰手段，近年来正在研发的压缩空气储能已进入示范阶段，但压缩空气储能效率相对较低，且一般采用地下盐穴储气，对地理条件要求较高，发展规模有限。
[0004]随着国际国内太阳能热发电技术商业化示范的完成，高温熔盐储热发电的安全性、经济性、稳定性、可靠性得到充分验证，谷电期利用电阻加热熔盐并储存，高峰时期再利用高温熔盐加热水产生蒸汽，推动汽轮机发电成为一种可行的热储能调峰方案，可实现电网级的大规模长时储能，且各技术环节已经过充分验证，极具发展潜力。
[0005]现有技术中，存在一种利用高温余热系统，专利申请号为CN201420317097.4，该专利通过将工业生产中的余热集中起来，利用水/蒸气发电的原理，实现将工业中的余热回收再利用的目的，还有一种火电机组电力调峰用的熔盐储能系统，专利号为CN201810599639.4，该专利能够较好地利用储热和放热，配合火电机组解决电力深度调峰问题。
[0006]由于电阻加热方式的电
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热转换效率小于1，热再通过汽轮机转换成电的效率一般只有45%左右，因此总的电到电的转换效率低于45%，即使汽轮机效率进一步提高，总效率一般也很难超过50%，相比抽水蓄能75%左右的效率、压缩空气储能60%左右的效率，存在严重的制约性短板，综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
[0007]为解决该问题，本专利技术提出一种增益型熔盐储能系统，将传统电阻加热熔盐的方式替换为超高温热泵加热熔盐，超高温热泵为热力循环系统，可以将发电岛废热、空气等低温环境中的低品质能量提升为550
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900℃高温的高品质能量，因此能实现大于1的电
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热转换效率，与当前成熟的熔盐介质匹配，可实现1.5的电
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热转换效率，配合成熟汽轮机可实现60%
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70%的电到电转换效率，使高温熔盐热储能发电成为一种极具竞争力的调峰方式。

技术实现思路

[0008]针对上述的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种增益型熔盐储能系统，其通过合理
设置膨胀机、回热器和冷却器等设备，实现了压缩气体工质膨胀功的有效利用，有效提升超高温压缩机进口温度，降低超高温压缩机压缩功，有效吸收低品质热源的能量。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术提供一种增益型熔盐储能系统，包括超高温热泵系统、熔盐系统和低品质热回收系统；超高温热泵系统包括：电动机、超高温压缩机、熔盐加热器、回热器、膨胀机、吸热器和冷却器；电动机连接超高温压缩机，超高温压缩机的输出端通过熔盐加热器连接回热器，回热器的输出端连接膨胀机和超高温压缩机的进料口，膨胀机的输出端通过吸热器连接回热器；熔盐系统包括：低温熔盐罐、熔盐泵和高温熔盐罐；低温熔盐罐通过熔盐泵连接熔盐加热器，熔盐加热器的低温侧出口连接高温熔盐罐的进口；低品质热回收系统包括：发电岛热水储罐、水泵、发电岛冷水储罐；发电岛热水储罐通过水泵连接吸热器低温侧进口，吸热器的低温侧出口与发电岛冷水储罐的进口相连接。
[0010]根据本专利技术的增益型熔盐储能系统，超高温热泵系统、熔盐系统和低品质热回收系统中设有若干个温度传感器，温度传感器包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器；第一温度传感器与吸热器低温侧出口管道相连接；第二温度传感器连接熔盐加热器的低温侧出口管道；超高温压缩机的输出端与熔盐加热器之间设有连接温度传递系统的第三温度传感器；冷却器与超高温压缩机之间设有第四温度传感器。
[0011]根据本专利技术的增益型熔盐储能系统，低品质热回收系统中设有若干个冷却器调节阀，冷却器调节阀包括第一冷却器调节阀和第二冷却器调节阀；第一冷却器调节阀进口与超高温压缩机的出口相连通，吸热器通过第二冷却器调节阀连接冷却器，冷却器的高温侧出口与超高温压缩机内部的转子冷却进口相连通，超高温压缩机的转子冷却进口位于超高温压缩机的缸体侧面，与超高温压缩机的转子与气缸间隙相连通；超高温压缩机进口管道上设有压力传感器。
[0012]根据本专利技术的增益型熔盐储能系统，膨胀机和吸热器之间还设有缓冲压力系统，压力缓冲系统包括：缓冲罐和连接阀；连接阀的一端与缓冲罐相连接，另一端与膨胀机的出口管道相连接。
[0013]根据本专利技术的增益型熔盐储能系统，缓冲罐内装有与超高温热泵系统中相同的工质，缓冲罐内的工质通过连接阀连接膨胀机的出口管道；当超高温热泵系统需要排出工质时，膨胀机的出口管道内的工质通过连接阀进入缓冲罐内存储。
[0014]根据本专利技术的增益型熔盐储能系统，超高温热泵系统中的工质为二氧化碳、氮气、氦气、氩气、氙气中的任意一种或多种；熔盐加热器的熔盐介质为导热油或水，吸热器的吸热来源为空气、地热或工业废气；当高温热泵系统中的工质为液体时，电动机、超高温压缩机和膨胀机同轴布置，并采用联轴器连接；电动机的左右两侧分别连接超高温压缩机和膨胀机。
[0015]根据本专利技术的增益型熔盐储能系统，在工作状态下，超高温压缩机和膨胀机的转速均为3000转/分，待机状态转速超高温压缩机和膨胀机均为500转/分，待机状态下超高温压缩机处于低转速低功耗热备用状态，工作状态和待机状态下，超高温压缩机的出口温度为550
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900℃。
[0016]根据本专利技术的增益型熔盐储能系统，熔盐加热器为印刷电路板式换热器或管壳式换热器。
[0017]一种增益型熔盐储能系统的操作方法，启动步骤如下：步骤1），用电低谷时，启动超高温热泵系统，初始状态超高温热泵系统中超高温压缩机进口压力为常压，旁通阀全开，膨胀机调节阀全部关闭，电动机从电网取电，带动超高温压缩机转速升至3000转/分；步骤2），压力缓冲系统投入，连接阀开启，缓冲罐内气体工质注入超高温热泵系统，逐步提升超高温压缩机出口温度，直至第三温度传感器温度达到550℃，关闭旁通阀，开启膨胀机调节阀；步骤3），熔盐系统投入，启动熔盐泵，监测第二温度传感器和压力传感器，协同调节熔盐泵的运行频率和连接阀开度，超高温压缩机的进口压力传感器示数逐步增加至目标值，同时第二温度传感器所示温度在550
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900℃范围内；步骤4），在步骤3）操作的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增益型熔盐储能系统，其特征在于，包括超高温热泵系统、熔盐系统和低品质热回收系统；超高温热泵系统包括：电动机（1）、超高温压缩机（2）、熔盐加热器（3）、回热器（4）、膨胀机（5）、吸热器（6）和冷却器（7）；电动机（1）连接超高温压缩机（2），超高温压缩机（2）的输出端通过熔盐加热器（3）连接回热器（4），回热器（4）的输出端连接膨胀机（5）和超高温压缩机（2）的进料口，膨胀机（5）的输出端通过吸热器（6）连接回热器（4）；熔盐系统包括：低温熔盐罐（11）、熔盐泵（12）和高温熔盐罐（14）；低温熔盐罐（11）通过熔盐泵（12）连接熔盐加热器（3），熔盐加热器（3）的低温侧出口连接高温熔盐罐（14）的进口；低品质热回收系统包括：发电岛热水储罐（17）、水泵（18）、发电岛冷水储罐（19）；发电岛热水储罐（17）通过水泵（18）连接吸热器低温侧进口，吸热器（6）的低温侧出口与发电岛冷水储罐（19）的进口相连接。2.根据权利要求1的增益型熔盐储能系统，其特征在于，超高温热泵系统、熔盐系统和低品质热回收系统中设有若干个温度传感器，温度传感器包括第一温度传感器（10）、第二温度传感器（13）、第三温度传感器（20）和第四温度传感器（21）；第一温度传感器（10）与吸热器（6）低温侧出口管道相连接；第二温度传感器（13）连接熔盐加热器（3）的低温侧出口管道；超高温压缩机（2）的输出端与熔盐加热器（3）之间设有连接温度传递系统的第三温度传感器 （20）；冷却器（7）与超高温压缩机（2）之间设有第四温度传感器（21）。3.根据权利要求2的增益型熔盐储能系统，其特征在于，低品质热回收系统中设有若干个冷却器调节阀，冷却器调节阀包括第一冷却器调节阀（23）和第二冷却器调节阀 （24）；第一冷却器调节阀（23）进口与超高温压缩机（2）的出口相连通，吸热器（6）通过第二冷却器调节阀 （24）连接冷却器（7），冷却器（7）的高温侧出口与超高温压缩机（2）内部的转子冷却进口相连通，超高温压缩机（2）的转子冷却进口位于超高温压缩机（2）的缸体侧面，与超高温压缩机（2）的转子与气缸间隙相连通；超高温压缩机（2）进口管道上设有压力传感器（22）。4.根据权利要求1的增益型熔盐储能系统，其特征在于，膨胀机（5）和吸热器（6）之间还设有缓冲压力系统，压力缓冲系统包括：缓冲罐（15）和连接阀（16）；连接阀（16）的一端与缓冲罐（15）相连接，另一端与膨胀机（5）的出口管道相连接。5.根据权利要求4的增益型熔盐储能系统，其特征在于，缓冲罐（15）内装有与超高温热泵系统中相同的工质，缓冲罐（15）内的工质通过连接阀（16）连接膨胀机（5）的出口管道；当超高温热泵系统需要排出工质时，膨胀机（5）的出口管道内的工质通过连接阀（16）进入缓冲罐（15）内存储。6.根据权利要求5的增益型熔盐储能系统，其特征在于，超高温热泵系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊峰，金建祥，邓国梁，
申请(专利权)人：浙江态能动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：