一种耦合风力发电的超高温热泵储能系统技术方案

本发明专利技术涉及热能动力技术领域，具体提供了一种耦合风力发电的超高温热泵储能系统，包括高温热泵储能系统与风力发电系统，二者通过离合器连接。高温热泵储能系统包括超高温压缩机、熔盐换热器、膨胀机、回热器、风冷式换热器、低温熔盐罐、高温熔盐罐；风力发电系统包括发电机、风机、变压器、变速箱、离合器。借此，本发明专利技术将风力发电系统与高温热泵储能系统整合在一起，解决了风力发电不稳定的缺点，实现了风力发电系统的可控运行、负功率与超功率控制。负功率与超功率控制。负功率与超功率控制。

An ultra high temperature heat pump energy storage system coupled with wind power generation

【技术实现步骤摘要】
一种耦合风力发电的超高温热泵储能系统


[0001]本专利技术涉及热能动力
，尤其涉及一种耦合风力发电的超高温热泵储能系统。

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]风力发电是一种利用风力带动风车叶片旋转，再通过发电机发电的动力设备。风力发电作为一种清洁的可再生能源，具有蕴量巨大、基建周期短、装机规模灵活等优势，是我国新能源战略的重要组成部分。另外，由于风力发电机因风量不稳定、受限于自然环境，导致其发电功率不稳定与不可控，给电网运行带来较大的运行挑战。
[0005]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。为充分发挥风力发电系统与超高温热泵储能发电系统二者优势，本专利技术提出一种耦合风力发电的超高温热泵储能系统，将高温热泵储能系统与风力发电系统集成整合在一起，解决了风力发电不稳定的缺点，极大范围增加了风力发电系统的功率调节空间和功率输出可控性，进一步提升风力发电系统与高温热泵系统的竞争力。

技术实现思路

[0006]针对上述的缺陷，本专利技术提出一种耦合风力发电的超高温热泵储能系统，通过集成高温热泵储能系统与发电系统，实现了风力发电系统的可控运行、负功率与超功率控制。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供一种耦合风力发电的超高温热泵储能系统，包括高温热泵储能系统和风力发电系统，二者通过离合器连接。
[0008]高温热泵储能系统包括超高温压缩机、熔盐换热器、膨胀机、回热器、风冷式换热器、低温熔盐罐、高温熔盐罐；风力发电系统包括发电机、风机、变压器、变速箱、离合器。
[0009]根据本专利技术的耦合风力发电的超高温热泵储能系统，超高温压缩机、膨胀机、风冷式换热器、风机、发电机、变速箱和离合器全部共用一个轴，使风力发电系统与高温热泵储能系统整合在一起。
[0010]根据本专利技术的耦合风力发电的超高温热泵储能系统，高温热泵储能系统的吸热器采用风冷式换热器方式，一侧为高温热泵工质，另一侧为风力发电机转导过来的风，使经过
风在风力发电后，进一步利用余速，加热或冷却高温热泵储能系统的工质，实现风能的集成高效利用。
[0011]根据本专利技术的耦合风力发电的超高温热泵储能系统，系统具有三种运行模式，分别是储能模式、纯风力发电模式和混合发电模式，可使风力发电系统的功率调整区间覆盖
‑
100%
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200%，极大增加风力发电系统的功率调整范围。
[0012]根据本专利技术的耦合风力发电的超高温热泵储能系统，当系统处于储能模式，离合器接合，高温热泵储能系统处于储能模式，风力发电系统处于发电模式，风机在风力作用下，一方面带动发电机产生电能，另一方面将多余的能量通过转轴带动超高温压缩机、膨胀机转化为高温熔盐的热量，实现热量储存。
[0013]根据本专利技术的耦合风力发电的超高温热泵储能系统，当系统处于纯风力发电模式，离合器断开，高温热泵储能系统处于闲置模式，风力发电系统处于发电模式，风机在风力作用下，全部用于带动发电机产生电能。
[0014]根据本专利技术的耦合风力发电的超高温热泵储能系统，当系统处于混合发电模式，离合器接合，高温热泵储能系统处于发电模式，风力发电系统处于发电模式，发电机在高温热泵储能系统与风力发电系统的共同作用下产生电能，发电功率总输出值超过风力发电系统的自身值。
[0015]本专利技术的有益技术效果：本专利技术提出一种耦合风力发电的超高温热泵储能系统，将高温热泵储能系统与风力发电系统集成整合在一起，解决了风力发电不稳定的缺点，极大范围增加了风力发电系统的功率调节空间和功率输出可控性，进一步提升风力发电系统与高温热泵系统的竞争力，实现了风力发电系统的可控运行、负功率与超功率控制。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的耦合风力发电的超高温热泵储能系统的整体布局图。
[0017]图2是本专利技术的耦合风力发电的超高温热泵储能系统的模式状态表。
[0018]在图中，1超高温压缩机、2熔盐换热器、3膨胀机、4发电机、5回热器、6风冷式换热器、7低温熔盐罐、8高温熔盐罐、9风机、10变压器、11变速箱、12离合器。
具体实施方式
[0019]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。
[0020]如图1
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图2所示，一种耦合风力发电的超高温热泵储能系统，该系统包括超高温压缩机1、熔盐换热器2、膨胀机3、发电机4、回热器5、风冷式换热器6、低温熔盐罐7、高温熔盐罐8、风机9、变压器10、变速箱11、离合器12。一种耦合风力发电的超高温热泵储能系统整体流程见图1，其模式状态表见图2。其中图1中左侧部分为高温热泵储能系统，右侧部分为风力发电系统。
[0021]高温热泵储能系统包括超高温压缩机1、熔盐换热器2、膨胀机3、回热器5、风冷式换热器6、低温熔盐罐7、高温熔盐罐8；风力发电系统包括发电机4、风机9、变压器10、变速箱
11、离合器12。
[0022]超高温压缩机1、膨胀机3、风冷式换热器6、风机9、发电机4、变速箱11和离合器12全部共用一个轴，使风力发电系统与高温热泵储能系统整合在一起。
[0023]高温热泵储能系统的吸热器采用风冷式换热器方式，一侧为高温热泵工质，另一侧为风力发电机转导过来的风，使经过风在风力发电后，进一步利用余速，加热或冷却高温热泵储能系统的工质，实现风能的集成高效利用。
[0024]对于高温热泵储能系统，超高温压缩机1将叶轮的机械能转化为工质的内能，一方面提升工质的压力，另一方面提高工质的温度，将相对较低温度和较低压力的工质，经过压缩输入能量后，转变成相对较高温度和较高压力的工质。高温高压的工质经过熔盐换热器2时，将高温度工质的热量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。接着工质进入回热器5，用于进一步回收工质的热量。之后，工质进入膨胀机3。膨胀机3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。从膨胀机3出来工质温度处于系统中温度最低点，通过风冷式换热器6，从环境中吸收能量。从风冷式换热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合风力发电的超高温热泵储能系统，其特征在于，包括高温热泵储能系统和风力发电系统，二者通过离合器连接；所述高温热泵储能系统包括超高温压缩机（1）、熔盐换热器（2）、膨胀机（3）、回热器（5）、风冷式换热器（6）、低温熔盐罐（7）、高温熔盐罐（8）；所述风力发电系统包括发电机（4）、风机（9）、变压器（10）、变速箱（11）、离合器（12）。2.根据权利要求1所述的耦合风力发电的超高温热泵储能系统，其特征在于，所述超高温压缩机（1）、所述膨胀机（3）、所述风冷式换热器（6）、所述风机（9）、所述发电机（4）、所述变速箱（11）和所述离合器（12）全部共用一个轴，使所述风力发电系统与所述高温热泵储能系统整合在一起。3.根据权利要求2所述的耦合风力发电的超高温热泵储能系统，其特征在于，所述高温热泵储能系统的吸热器采用风冷式换热器方式，一侧为高温热泵工质，另一侧为风力发电机转导过来的风，使经过风在风力发电后，进一步利用余速，加热或冷却所述高温热泵储能系统的工质，实现风能的集成高效利用。4.根据权利要求1
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3任一所述的耦合风力发电的超高温热泵储能系统，其特征在于，所述系统具有三种运行模式，分别是储能模式、纯风力发电模式和混合...

【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：