一种自持式超高温热泵储热系统技术方案

本发明专利技术涉及热能动力技术领域，具体提供了一种自持式超高温热泵储热系统，可产生500

【技术实现步骤摘要】
一种自持式超高温热泵储热系统


[0001]本专利技术涉及热能动力
，尤其涉及一种自持式超高温热泵储热系统。

技术介绍

[0002]所谓蓄能，是根据水、冰及其他物质的蓄能（冷/热）特性，尽量地利用非峰值电力，使制冷/热设备在满负荷条件下运行，将调峰所需能量以显热或潜热的形式、部分或全部蓄存于水、冰或其他物质中。峰值电力出现调峰负荷，则通过换热器、传热工质和动力泵等设备取出这些蓄能物质蓄存的冷（热）量，以满足调峰的需要。
[0003]蓄能包括蓄冷和蓄热，目前蓄能系统按蓄能介质可划分成冰蓄能系统、水蓄能系统以及共晶盐蓄能系统。同等蓄能量的水蓄能系统与其他蓄冷系统相比，不仅系统造价相对较低，还夜间蓄能效率高。以水蓄能系统为例，大多数的水蓄能系统均选用蓄能设备蓄能，在蓄能设备内完成全部蓄能和放能过程。
[0004]太阳能光伏、风电等新能源装机容量将迅速增加。而太阳能光伏、风电呈现显著的间歇性，其装机容量不断攀升将对电网运行的安全性和稳定性提出巨大挑战，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。
[0005]随着我国经济发展的快速增长，用电量也增长迅速，白天峰电的需求越来越高，全国大面积的缺电形势严峻，夜间谷电浪费严重，而储能调峰技术成本高。目前储能调峰技术主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、电池储能和高温热泵储能。但现有的技术方案均需要从电网取电，建设相应的输配电网络成本高，与电网协调匹配控制要求较高。同时还会受到停电情况的限制。
[0006]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，需要一种自持式超高温热泵储热系统。

技术实现思路

[0007]针对上述的缺陷，满足大规模电网调峰需求，缩减建设成本，减少控制难度，提出一种自持式超高温热泵储热系统，产生500
‑
900℃的高温热并完成高温热存储。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供一种自持式超高温热泵储热系统，包括蓄能模块和供电模块；其中蓄能模块包括压缩机、电动机、熔盐换热器、膨胀机、低温熔盐储罐、高温熔盐储罐、缓冲罐，其主要功能是利用供电模块提供的电能产生高温热并加热熔盐实现能量存储。供电模块包括风电发电子模块、光伏发电子模块、电池储能子模块、逆变调压子模块，其主要功能是为制热模块提供电能。
[0009]根据本专利技术的自持式超高温热泵储热系统，系统中的工质为空气、氦气、氩气、氙气、氮气中的任意一种或多种。
[0010]根据本专利技术的自持式超高温热泵储热系统，蓄能模块中，电动机与压缩机通过联轴器连接。压缩机出口与熔盐换热器的气体工质侧入口通过管道连接，熔盐换热器的气体
工质侧出口与膨胀机入口通过管道连接，膨胀机出口与压缩机入口相连通，构成一个完整的气体侧循环。
[0011]缓冲罐与膨胀机出口通过管道连接，低温熔盐储罐出口与熔盐换热器熔盐侧进口通过管道连接，熔盐换热器熔盐侧出口与高温熔盐储罐进口通过管道连通，构成整个制热模块循环。
[0012]根据本专利技术的自持式超高温热泵储热系统，供电模块中，风电发电子模块的输出端分为两路，一路与逆变调压子模块的输入端通过电缆连接，另一路与电池储能子模块的输入端通过电缆连接。光伏发电子模块的输出端分为两路，一路与逆变调压子模块的输入端通过电缆连接，另一路与电池储能子模块的输入端通过电缆连接。
[0013]电池储能子模块的输入端同时与风电发电子模块的输出端、光伏发电子模块的输出端通过电缆连接，电池储能子模块的输出端与逆变调压子模块的输入端通过电缆连接。逆变调压子模块的输入端与风电发电子模块的输出端、光伏发电子模块的输出端、电池储能子模块的输出端通过电缆连接，逆变调压子模块的输出端与电动机的电源输入端通过电缆连接。
[0014]上述电力线路构成完整的输电线路，为电动机提供电源。
[0015]根据本专利技术的自持式超高温热泵储热系统，系统运行分为高功率运行和低功率运行两种工况。高功率运行工况下，风电发电子模块或光伏发电子模块输出电能通过逆变调压子模块调压调频后驱动压缩机工作；低功率运行工况下，超高温热泵进口压力迅速降低，电池储能子模块输出电能通过逆变调压子模块调压调频后驱动压缩机进入低功耗热备用工作模式。
[0016]根据本专利技术的自持式超高温热泵储热系统，逆变调压子模块可完成直流到交流电转换，并完成电压调节，所输出电压可以根据需要选择，如220V，380V，6kV，10kV等。
[0017]根据本专利技术的自持式超高温热泵储热系统，电池储能子模块的输入端附带整流器，电池储能子模块主要提供压缩机热备用状态用电需求。
[0018]根据本专利技术的自持式超高温热泵储热系统，电动机、压缩机、膨胀机同轴直连，低功率热备用状态转速均为500转/分，其余工况稳定运行转速均为3000转/分。
[0019]根据本专利技术的自持式超高温热泵储热系统，压缩机为多级离心式压缩机，也可采用整体齿轮式压缩机或者多级轴流式压缩机，膨胀机为多级轴流式膨胀机，也可采用径流式膨胀机。熔盐换热器为印刷电路板式换热器（PCHE），也可采用管壳式换热器。
[0020]本专利技术的有益技术效果：本专利技术的目的提供一种自持式超高温热泵储热系统，无需外部电力输入，实现用电低谷时太阳能光伏、风电输出电能的独立存储，为用电高峰发电提供待用能源，减少输配电建设成本。低功率状态时，通过降低超高温热泵系统循环工质压力，利用系统内部电池供电，实现低负荷热备用状态运行，减少电网调峰压力。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的自持式超高温热泵储热系统的流程图。
[0022]在图中，1压缩机、2电动机、3熔盐换热器、4膨胀机、5低温熔盐储罐、6高温熔盐储罐、7风电发电子模块、8光伏发电子模块、9电池储能子模块、10逆变调压子模块、11缓冲罐。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0024]如图1所示，一种自持式超高温热泵储热系统，包括蓄能模块和供电模块，其中蓄能模块包括压缩机1、电动机2、熔盐换热器3、膨胀机4、低温熔盐储罐5、高温熔盐储罐6、缓冲罐11，其主要功能是利用供电模块提供的电能产生高温热并加热熔盐实现能量存储。供电模块包括风电发电子模块7、光伏发电子模块8、电池储能子模块9、逆变调压子模块10，其主要功能是为制热模块提供电能。
[0025]该系统采用空气、氦气、氩气、氙气、氮气等可在高温下稳定运行的气体作为循环工质。
[0026]作为优选，热泵系统可产生290
‑
900℃，进一步优选500
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900℃高温热。
[0027]作为优选，电动机选用10
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500MW大功率电动机。
[0028]根据本专利技术的综合能源系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自持式超高温热泵储热系统，其特征在于，包括蓄能模块和供电模块；所述蓄能模块包括压缩机（1）、电动机（2）、熔盐换热器（3）、膨胀机（4）、低温熔盐储罐（5）、高温熔盐储罐（6）、缓冲罐（11）；所述供电模块包括风电发电子模块（7）、光伏发电子模块（8）、电池储能子模块（9）、逆变调压子模块（10）。2.根据权利要求1所述的自持式超高温热泵储热系统，其特征在于，所述系统中的工质为空气、氦气、氩气、氙气、氮气中的任意一种或多种，可产生500
‑
900℃的高温热并完成存储。3.根据权利要求1所述的自持式超高温热泵储热系统，其特征在于，所述蓄能模块中，电动机（2）与压缩机（1）通过联轴器连接，压缩机（1）出口与熔盐换热器（3）的气体工质侧入口通过管道连接，熔盐换热器（3）的气体工质侧出口与膨胀机（4）入口通过管道连接，膨胀机（4）出口与压缩机（1）入口相连通，构成一个完整的气体侧循环；缓冲罐（11）与膨胀机（4）出口通过管道连接，低温熔盐储罐（5）出口与熔盐换热器（3）熔盐侧进口通过管道连接，熔盐换热器（3）熔盐侧出口与高温熔盐储罐（6）进口通过管道连通，构成整个制热模块循环。4.根据权利要求3所述的自持式超高温热泵储热系统，其特征在于，所述供电模块中，风电发电子模块（7）的输出端分为两路，一路与逆变调压子模块（10）的输入端通过电缆连接，另一路与电池储能子模块（9）的输入端通过电缆连接；光伏发电子模块（8）的输出端分为两路，一路与逆变调压子模块（10）的输入端通过电缆连接，另一路与电池储能子模块（9）的输入端通过电缆连接；电池储能子模块（9）的输入端同时与风电发电子模块（7）的输出端、光伏发电子...

【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：