一种基于正逆耦合的有机朗肯循环储能系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于正逆耦合的有机朗肯循环储能系统，包括逆向循环系统和正向循环系统；逆向朗肯循环过程中将驱动压缩机的电量储存为高温相变质及高压罐中有机工质的相变热；正向朗肯循环过程中将存储在高温相变工质及高压有机工质中的相变热转化为膨胀机的输出功而用于发电。本实用新型专利技术利用有机工质的相态变化，有机工质的压缩与膨胀均在稳定工况下运行，可保证电能连续、稳定的储存与释放，其蓄能密度大，储能效率高。储能效率高。储能效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于正逆耦合的有机朗肯循环储能系统


[0001]本技术涉及有机朗肯循环系统以及相变储能系统，属于新能源技术应用领域。

技术介绍

[0002]地球上的不可再生能源已经消耗了很多，光靠传统的化石能源不可能长久的为人类社会的发展保驾护航。于是人民将目光转向了可再生能源，如太阳能，风能，同时致力于提高能源的利用效率。
[0003]就我国能源情况而言，化石能源方面存在“富煤，贫油，少气”的特点；石油对外依赖性大；非常规油气资源丰富但开采困难；清洁能源与可再生能源发展迅速，但需走出产能过剩和低端制造的泥潭。我国是能源生产大国，同时也是能源消费大国。
[0004]我国能源利用效率低，节能潜力巨大。我国能源利用效率，包括加工、运输和使用，只有32％左右，比先进国家低10多个百分点，如果再乘上32.1％的能源开采效率，总的能源利用效率只有10.3％，不到先进国家的1/2。
[0005]目前，我国出现了大批ORC低温余热发电系统成果，有些成果已经实现了投产，并取得了良好的运行效果。2014年，中船重工第七一二研究所研制出大功率ORC低温余热回收发电装置，并掌握了核心技术和知识产权。开山股份国外螺杆膨胀机业务开拓成绩颇多，并在积极进行国内推广，螺杆膨胀机成为该集团的重点和明星业务之一，汉钟精机拥有整体解决方案，并在积极谋划布局市场。银轮股份ORC系统研发获重大突破，开山股份船用 ORC系统样机已试制成功，并准备进一步完善和推广。博尔能源国内首台低温余热ORC 透平发电机组成功投入商业化运营，首套兆瓦级ORC低温余热综合利用项目在包钢投入使用并且运行效果较好。
[0006]近年来，世界范围内电力生产与使用量持续增长，电力设施建设发展迅速，在传统的热电厂之外，水能、风能、太阳能等可再生资源发电量也获得了快速的增长。然而，这类可再生能源发电量受到自然条件的限制，具有不稳定和间歇性的特点。另一方面，用户的电力消耗量有明显的周期性，白大的用电以工业为主，用电量要远高于夜晚，夏季的炎热天气又增加了日间的用电需求。这种发电量与用电量之间的不平衡对电力系统的安全运行造成了很大麻烦。针对这一需求，人们研究储能技术削峰填谷，将电力过剩时的发电量储存起来，在用电量需求大的时候补充进电网。储能技术能够维持电力系统稳定运行，免因为用电量波动对电网的冲击。在用户方面，用户可以根据电价的谷峰值来选择电能的储存和释放，提高电力的经济效益。
[0007]应对这一需求，研究人员开发出了多种储能技术，主要有抽水电站储能系统、压缩空气储能系统、飞轮储能系统、蓄电池储能系统、超导磁能储能系统和超级电容等。但由于能量密度、效率、寿命，运行费用等原因，迄今大规模应用的仅有抽水电站储能系统及压缩空气储能系统两种。抽水电站储能系统具有技术成熟、效率高、容量大等优点，是目前应用最广泛的电力储能系统。但是抽水电站储能系统需要特殊的地理条件建造水库及水坝，选
址困难，同时建设周期长、投资大，因此受到很多限制。而压缩空气储能系统，通过将空气压缩以储存储能，在需要时，将高压空气释放通过膨胀机做功发电。一般压缩空气储能系统需要将空气压缩至7Mpa～10Mpa，由于制作大容积的高压储罐所需的技术难度及成木都非常巨大，因而通常需要洞穴、矿井等特殊地形条件来实现空气存储，这极大的限制了压缩空气储能的发展；另一方面，压缩空气在释放过程中压力不断减小，为保证膨胀机稳定运行，需要通过稳压装置将高压空气节流后降压后使用，这一过程浪费了大量的压缩能。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本技术提供一种基于正逆耦合的有机朗肯循环储能系统。
[0009]本技术的技术方案包括：一种基于正逆耦合的有机朗肯循环储能系统，包括逆向循环系统和正向循环系统；
[0010]逆向循环系统中，低压工质储蓄罐中的低压液相有机朗肯工质通过蒸发器从布置于低压工质储蓄罐中的低温相变材料吸热得到蒸发，变成低压气相有机朗肯工质，通过压缩机增压，增压后变成高压气相有机朗肯工质，通过冷凝器从布置于高压工质储蓄罐中的高温相变材料放热得到冷凝,高压工质储蓄罐吸收热量，冷凝过后的高压液相有机朗肯工质通过膨胀阀变成低温液相有机朗肯工质流到蒸发器，构成循环，此逆向朗肯循环过程中将驱动压缩机的电量储存为高温相变质及高压罐中有机工质的相变热；
[0011]正向循环系统中，高压工质储蓄罐中的高压液相有机朗肯工质通过蒸发器从布置于高压工质储蓄罐中的高温相变材料放热凝结的过程中吸收热量，从而得到气相高温高压气相有机朗肯工质推动膨胀机做功，膨胀后的低压气相有机朗肯工质通过冷凝器从布置于低压工质储蓄罐中的低温相变材料放热得到冷凝,低压工质储蓄罐吸收热量，冷凝过后的低压液相有机朗肯工质通过工质泵压入蒸发器，构成循环，此正向朗肯循环过程中将存储在高温相变工质及高压有机工质中的相变热转化为膨胀机的输出功而用于发电。
[0012]进一步，所述低温相变材料的凝固点在
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10℃～32℃之间；所述高温相变材料的凝固点在110℃～160℃之间。
[0013]进一步，所述低压工质储蓄罐及高压工质储蓄罐外部包覆有绝热保温材料层。
[0014]进一步，所述低压工质储蓄罐中还包含一个通过进口管路及出口管路与外部环境相连通的空气换热器，以使低压工质储蓄罐中工质与外界空气交换热量。
[0015]进一步，所述高压工质储蓄罐内的高压气相有机朗肯工质在进入膨胀机之前通过一个加热器进行加热使膨胀机做功效率更高。
[0016]有益效果：
[0017]1、本技术利用有机工质的相态变化，有机工质的压缩与膨胀均在稳定工况下运行，可保证电能连续、稳定的储存与释放，其蓄能密度大，储能效率高；
[0018]2、将有机朗肯循环和相变储能技术相结合，增强发电稳定性能，使能源利用率大大提高；
[0019]3、该系统在低温等多种条件环境下可运行，应用范围广，实用性强；
[0020]4、本着推进节能减排和提高能源利用效率的原则,这对推进可持续发展，构建和谐社会具有重要意义。
附图说明
[0021]图1为系统逆向循环(即为储能过程)图；
[0022]图2为系统正向循环(发电过程)。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0024]如图1
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2所示，一种基于正逆耦合的有机朗肯循环储能系统，包括逆向循环系统和正向循环系统；逆向循环系统中，低压工质储蓄罐中的低压液相有机朗肯工质通过蒸发器从布置于低压工质储蓄罐中的低温相变材料吸热得到蒸发，变成低压气相有机朗肯工质，通过压缩机增压，增压后变成高压气相有机朗肯工质，通过冷凝器从布置于高压工质储蓄罐中的高温相变材料放热得到冷凝,高压工质储蓄罐吸收热量，冷凝过后的高压液相有机朗肯工质通过膨胀阀变成低温液相有机朗肯工质流到蒸发器，构成循环，此逆向朗肯循环过程中将驱动压缩机的电量储存为高温相变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于正逆耦合的有机朗肯循环储能系统，其特征在于，包括逆向循环系统和正向循环系统；逆向循环系统中，低压工质储蓄罐中的低压液相有机朗肯工质通过蒸发器从布置于低压工质储蓄罐中的低温相变材料吸热得到蒸发，变成低压气相有机朗肯工质，通过压缩机增压，增压后变成高压气相有机朗肯工质，通过冷凝器从布置于高压工质储蓄罐中的高温相变材料放热得到冷凝,高压工质储蓄罐吸收热量，冷凝过后的高压液相有机朗肯工质通过膨胀阀变成低温液相有机朗肯工质流到蒸发器，构成循环，此逆向朗肯循环过程中将驱动压缩机的电量储存为高温相变质及高压罐中有机工质的相变热；正向循环系统中，高压工质储蓄罐中的高压液相有机朗肯工质通过蒸发器从布置于高压工质储蓄罐中的高温相变材料放热凝结的过程中吸收热量，从而得到气相高温高压气相有机朗肯工质推动膨胀机做功，膨胀后的低压气相有机朗肯工质通过冷凝器从布置于低压工质储蓄罐中的低温相变材料放热得到冷凝,低压工质储蓄罐吸收热量，冷凝过后的低压液相有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，张江山，郝栋凯，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：新型
国别省市：