一种采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统技术方案

本发明专利技术涉及热能动力技术领域，具体提供了一种采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统，包括超高温压缩机、熔盐换热器、膨胀机、电机、回热器、水换热器、低温熔盐罐、高温熔盐罐、热水储罐、冷水储罐、功率传感器、功率控制器、变压器、熔盐双向泵、冷却水双向泵。借此，本发明专利技术将系统储能系统中设置发电功能，进一步提高储能方案的市场竞争力。高储能方案的市场竞争力。高储能方案的市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统


[0001]本专利技术涉及热能动力
，尤其涉及一种采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统。

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]储能系统是国家建设电力互联网的重要有机组成部分，特别当电网中间歇性能源占比不断增大的趋势下，对于储能系统和储能技术的水平也越来越高。传统储能方式包括物理储电、化学储电以及储热等方式。其中抽水蓄能方式建设周期长，能量密度低，受地理条件制约明显；压缩空间储能初期投资成本高，也受制于地理条件；电化学储能方式能量密度低，满充满放寿命低。超高温热泵储能发电系统是利用超高温热泵方式将多余电能转化为热能进行储存的方式，具有转化效率高、经济性好、可大规模推广利用等优点。
[0005]为进一步提高超高温热泵储能发电系统的技术优势，本专利技术提出一种采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统，将发电整合到储能系统中，可以进一步降低系统的建造成本，提升系统运行的经济性。

技术实现思路

[0006]针对上述的缺陷本专利技术提出一种采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统，通过系统储能系统中设置发电功能，进一步降低了初始建设成本，提升了系统经济性。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供一种采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统，包括超高温压缩机、熔盐换热器、膨胀机、电机、回热器、水换热器、低温熔盐罐、高温熔盐罐、热水储罐、冷水储罐、功率传感器、功率控制器、变压器、熔盐双向泵、冷却水双向泵。
[0008]根据本专利技术的采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统，当系统运行在储能模式时，电机运行在电动模式，超高温压缩机处于热泵模式，熔盐换热器处于放热模式，膨胀机运行在透平模式，水换热器处于吸热模式，熔盐双向泵处于正向运行模式，使熔盐从低温熔盐罐流至高温熔盐罐；冷却水双向泵处于正向模式，使水从热水储罐流至冷水储罐。
[0009]根据本专利技术的采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统，当系统运行在发电模式时，电机运行在发电模式，超高温压缩机处于透平模式，熔盐换热器处于吸热模式，膨胀机运行在压缩模式，水换热器处于放热模式，熔盐双向泵处于反向运行模式，使熔盐从高
温熔盐罐流至低温熔盐罐；冷却水双向泵处于反向模式，使水从冷水储罐流至热水储罐。
[0010]根据本专利技术的采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统，系统工质采用超临界二氧化碳，当系统处于储能模式时，超高温压缩机的入口压力低于临界点压力，出口压力远高于临界点压力；当系统处于发电模式时，超高温压缩机的入口压力远高于临界点压力，出口压力略高于临界点压力；膨胀机的入口温度低于临界点温度。
[0011]根据本专利技术的采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统，电机具有发电和驱动双模块，超高温压缩机与膨胀机具有透平和压缩双模式， 熔盐双向泵与冷却水双向泵具有正向和反向运行双模式。
[0012]根据本专利技术的采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统，功率控制器基于传感器信号和得到电网指令，可以判断系统进入储能模式或者发电模式。
[0013]本专利技术的有益技术效果：本专利技术的目的提供一种采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统，将集成储能系统与发电系统整合在一起，实现一套装置既可以储能用，又可以发电用，进一步降低了初始建设成本，提高储能方案的市场竞争力，提升了系统经济性。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统的整体布局图（储能阶段）。
[0015]图2是本专利技术的采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统的整体布局图（发电阶段）。
[0016]图3是本专利技术的采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统的功能控制序列图。
[0017]在图中，1超高温压缩机、2熔盐换热器、3膨胀机、4电机、5回热器、6水换热器、7低温熔盐罐、8高温熔盐罐、9热水储罐、10冷水储罐、11功率传感器、12功率控制器、13变压器、14、熔盐双向泵、15冷却水双向泵。
具体实施方式
[0018]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。
[0019]如图1
‑
图3所示，一种采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统，包括超高温压缩机1、熔盐换热器2、膨胀机3、电机4、回热器5、水换热器6、低温熔盐罐7、高温熔盐罐8、热水储罐9、冷水储罐10、功率传感器11、功率控制器12、变压器13、熔盐双向泵14、冷却水双向泵15。系统包括储能与发电两种运行模式，储能模式的系统运行流程见图1，发电模式的系统运行流程见图2，两种模式的转换切换模式见图3。
[0020]当系统运行在储能模式时，此时系统从电网取电，经过变压器13后为电机4提供驱动电能，电机4运行在电动模式。超高温压缩机1处于热泵模式，将相对较低温度的工质，经过压缩输入能量后，转变成相对高温度工质。熔盐换热器2处于放热模式，即将高温度工质的热量，通过换热器传给另一侧的熔盐工质，使来自低温熔盐罐7的低温熔盐被加热，并储
存在高温熔盐罐8中。膨胀机3运行在透平模式，将工质的热能转换为转动轴的机械能，用于补偿一部分超高温压缩机1的耗功。回热器5用于进一步回收工质的热量，将经过熔盐换热器2的工质的热量传递给另一侧。水换热器6处于吸热模式，从环境冷却水吸收一部分热量，用于加热自膨胀机3做功后的工质。功率传感器11用于测量电机的耗功量，功率控制器12作为系统的控制单元，根据功率信号确定涡轮系统的转速；熔盐双向泵14处于正向运行模式，将低温熔盐罐7的冷盐经熔盐换热器2流至高温熔盐罐8；冷却水双向泵15处于正向模式，将热水储罐9的热水经水换热器6流至冷水储罐10。
[0021]当系统运行在发电模式时，系统设备仍为原先设备，但是系统流程转为反向，相关设备功能也发生变化。此时系统向电网送电，电机4运行在发电模式，将电机4发出的电能经过变压器13后提供给电网。超高温压缩机1处于透平模式，将相对较高温度的工质，经过膨胀做功后，转变成相对低温度工质。熔盐换热器2处于吸热模式，即使低温度工质，通过换热器吸收另一侧的高温熔盐工质，使来自高温熔盐罐8的高温熔盐被冷却，并储存在低温熔盐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统，其特征在于，包括超高温压缩机（1）、熔盐换热器（2）、膨胀机（3）、电机（4）、回热器（5）、水换热器（6）、低温熔盐罐（7）、高温熔盐罐（8）、热水储罐（9）、冷水储罐（10）、功率传感器（11）、功率控制器（12）、变压器（13）、熔盐双向泵（14）、冷却水双向泵（15）。2.根据权利要求1所述的采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统，其特征在于，当系统运行在储能模式时，电机（4）运行在电动模式，超高温压缩机（1）处于热泵模式，熔盐换热器（2）处于放热模式，膨胀机（3）运行在透平模式，水换热器（6）处于吸热模式，熔盐双向泵（14）处于正向运行模式，使熔盐从低温熔盐罐（7）流至高温熔盐罐（8）；冷却水双向泵（15）处于正向模式，使水从热水储罐（9）流至冷水储罐（10）。3.根据权利要求1所述的采用超临界流体工质的高温储能综合利用系统，其特征在于，当系统运行在发电模式时，电机（4）运行在发电模式，超高温压缩机（1）处于透平模式，熔盐换热器（2）处于吸热模式，膨胀机（3）运行在压缩模式，水换热...

【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：