本发明专利技术涉及热能动力技术领域，具体提供了一种基于超高温热泵的储能装置，包括热泵系统和发电系统两部分，热泵系统可产生500
【技术实现步骤摘要】
一种基于超高温热泵的储能装置
[0001]本专利技术涉及热能动力
，尤其涉及一种基于超高温热泵的储能装置。
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。太阳能光伏、风电等新能源将成为未来发电的主力，近年来其装机容量迅速增加。但是太阳能光伏、风电呈现显著的间歇性，不断攀升的间歇性能源装机容量将对电网运行的安全性和稳定性提出巨大挑战，急需一种能提高新能源消纳能力的技术，以降低间歇性新能源大量建设后对电网的冲击。
[0004]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。
[0005]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。但电阻加热方式的电
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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，存在严重的制约性短板，需要寻找一种高效的储能方式。
[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。
技术实现思路
[0007]针对上述的缺陷，本专利技术提出一种基于超高温热泵的储能装置，用电低谷时，利用谷电驱动热泵系统产生高温，加热熔盐存储热量，同时从低温热源吸热产生低温冷水存储，用电高峰时，高温熔盐加热超临界二氧化碳，驱动透平发电，热泵系统产生的低温冷水作为超临界二氧化碳发电系统的最终冷阱，且最终冷阱温度不随环境温度变化，使发电系统压气机进口超临界二氧化碳处于液态高效压缩，透平出口压力进一步降低，保证了超临界二氧化碳高效发电。该系统实现高效储热的同时，实现了稳定高效发电，冷却水实现内循环，无废热排放，产生显著经济效益。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于超高温热泵的储能装置，包括热泵系统和发电系统两部分。热泵系统包括压缩机、电动机、熔盐换热器、膨胀机、吸热器、低温熔盐储罐、高温熔盐储罐、热水储罐、冷水储罐。发电系统包括压气机、透平、发电机、冷却器、回
热器、中间换热器。
[0009]根据本专利技术的基于超高温热泵的储能装置，热泵系统采用可在高温下稳定运行的气体作为循环工质，为空气、二氧化碳、氦气、氩气、氙气、氮气中的任意一种或多种；发电系统采用超临界二氧化碳作为循环工质。
[0010]根据本专利技术的基于超高温热泵的储能装置，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相连通，熔盐换热器的气体工质侧出口与膨胀机入口相连通，膨胀机出口与吸热器的气体工质侧入口相连通，吸热器的气体工质侧出口与压缩机入口相连通，构成一个完整的气体侧循环。
[0011]根据本专利技术的基于超高温热泵的储能装置，发电机中置，与压气机、透平通过联轴器连接。压气机出口与冷却器的气体工质侧入口相连通，冷却器的气体工质侧出口与回热器高压侧入口相连通，回热器高压侧出口与中间换热器气体侧进口相连通，中间换热器气体侧出口与透平入口相连通，透平出口与回热器低压侧入口相连通，回热器低压侧出口与冷却器高压侧入口相连通，冷却器高压侧出口与压气机入口相连通，构成一个完整的发电循环。
[0012]根据本专利技术的基于超高温热泵的储能装置，电动机、压缩机、膨胀机同轴直连，发电机、压气机和透平同轴直连，转速均为3000转/分。
[0013]根据本专利技术的基于超高温热泵的储能装置，压缩机和压气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，膨胀机和透平为多级轴流式膨胀机，也可采用径流式膨胀机。
[0014]根据本专利技术的基于超高温热泵的储能装置，熔盐换热器、中间换热器、回热器为印刷电路板式换热器，也可采用管壳式换热器，吸热器和冷却器为板式换热器，也可采用管壳式换热器。
[0015]根据本专利技术的基于超高温热泵的储能装置，装置内部冷却水实现自循环利用，对外不排放废热，热泵系统产生低温水存储，作为超临界二氧化碳发电系统的最终冷阱，且最终冷阱温度不随环境温度变化，使发电系统压气机进口超临界二氧化碳处于液态高效压缩，透平出口压力降低，提升发电系统效率。
[0016]根据本专利技术的基于超高温热泵的储能装置，用电低谷时段，电动机从电网取电，带动压缩机旋转，将工质压缩至高温状态，高温工质依次流经熔盐换热器气体工质侧，将热量传递给熔盐，后经膨胀机回收膨胀功并进一步降温后，进入吸热器从热水储罐吸收热量并升温后进入压缩机入口。其中，低温熔盐储罐流出的熔盐经过熔盐换热器熔盐侧，被高温气体加热后流入高温熔盐储罐存储备用，热水储罐内水工质进入吸热器水工质侧放热后进入冷水储罐存储备用。
[0017]根据本专利技术的基于超高温热泵的储能装置，用电高峰时，发电机进入电动机工况，驱动压气机增压超临界二氧化碳工质，进入回热器高压侧初步加热后进入中间换热器高压侧进一步加热，后进入透平膨胀做功，后进入回热器低压侧放热，加热压气机流出的超临界二氧化碳，后进入冷却器高压侧进一步降温后，进入压气机，完成发电循环。当透平输出功率高于压气机功率时，发电机由电动机工况自动转变为发电机工况，对外输出电能。
[0018]本专利技术的有益技术效果：本专利技术的目的提供一种基于超高温热泵的储能装置，系统用电低谷制热，用电高
峰时发电，实现电力调峰，同时系统内部实现冷却水自循环利用，对外无废热排放，发电系统实现了不受环境温度影响的最终冷阱，使发电系统压气机进口超临界二氧化碳处于液态高效压缩，透平出口压力进一步降低，显著提升发电系统效率，产生显著经济效益。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的基于超高温热泵的储能装置的流程图。
[0020]在图中，1压缩机、2电动机、3熔盐换热器、4膨胀机、5吸热器、6低温熔盐储罐、7高温熔盐储罐、8热水储罐、9冷水储罐、10发电机、11压气机、12冷却器、13回热器、14中间换热器、15透平。
具体实施方式
[0021]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。
[0022]如图1所示本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于超高温热泵的储能装置，其特征在于，包括热泵系统和发电系统；热泵系统包括压缩机（1）、电动机（2）、熔盐换热器（3）、膨胀机（4）、吸热器（5）、低温熔盐储罐（6）、高温熔盐储罐（7）、热水储罐（8）、冷水储罐（9）；发电系统包括压气机（11）、透平（15）、发电机（10）、冷却器（12）、回热器（13）、中间换热器（14）。2.根据权利要求1所述的基于超高温热泵的储能装置，其特征在于，所述热泵系统采用可在高温下稳定运行的气体作为循环工质，为空气、二氧化碳、氦气、氩气、氙气、氮气中的任意一种或多种；所述发电系统采用超临界二氧化碳作为循环工质。3.根据权利要求1所述的基于超高温热泵的储能装置，其特征在于，所述电动机（2）与压缩机（1）通过联轴器连接，所述压缩机（1）出口与所述熔盐换热器（3）的气体工质侧入口相连通，所述熔盐换热器（3）的气体工质侧出口与所述膨胀机（4）入口相连通，所述膨胀机（4）出口与所述吸热器（5）的气体工质侧入口相连通，所述吸热器（5）的气体工质侧出口与所述压缩机（1）入口相连通，构成一个完整的气体侧循环。4.根据权利要求3所述的基于超高温热泵的储能装置，其特征在于，所述发电机（10）中置，与压气机（11）、透平（15）通过联轴器连接，所述压气机（11）出口与所述冷却器（12）的气体工质侧入口相连通，所述冷却器（12）的气体工质侧出口与所述回热器（13）高压侧入口相连通，所述回热器（13）高压侧出口与所述中间换热器（14）气体侧进口相连通，所述中间换热器（14）气体侧出口与所述透平（15）入口相连通，所述透平（15）出口与所述回热器（13）低压侧入口相连通，所述回热器（13）低压侧出口与所述冷却器（12）高压侧入口相连通，所述冷却器（12）高压侧出口与所述压气机（11）入口相连通，构成一个完整的发电循环。5.根据权利要求4所述的基于超高温热泵的储能装置，其特征在于，所述电动机（2）、压缩机（1）、膨胀机（4）同轴直连，所述发电机（10）、压气机（11）和透平（15）同轴直连，转速均为3000转/分。6...
【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：
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