一种稳定压力的压缩水储能装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种稳定压力的压缩水储能装置及其控制方法，该装置包括余热利用换热器、水蒸气压缩机、换热器、膨胀透平、储热罐、高压储水罐、水力透平、低压储水罐和增压水泵；该方法采用余热利用换热器、水蒸气压缩机、换热器、膨胀透平等设备的组合配置，能够实现低温余热的高效回收并存储，其中可以利用的余热资源温度可为25

【技术实现步骤摘要】
一种稳定压力的压缩水储能装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种调峰储能装置及其控制方法，特别涉及一种稳定压力的压缩水储能装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]储能技术是未来能源领域的重点研究方向之一，现有的储能技术包括抽水蓄能、压缩空气储能和电化学储能等，但抽水蓄能存在地形限制等问题；压缩空气储能存在储能效率低、能量密度低等问题；电化学储能存在规模等级限制等问题。而基于热质储能的压缩水储能装置技术还存在一些局限：
[0003]1、系统相对闭环，难以利用外界低温余热，从而造成能量浪费、系统储能效率难以提升等问题；
[0004]2、系统储能过程中仅用水泵进行高压水存储，存储容量有限，难以应用在大规模场景；
[0005]3、系统在释能过程中忽略了罐内工质释放带来的压力下降等问题，实际运行效率往往较低，难以满足需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种稳定压力的压缩水储能装置及其控制方法，以解决现有技术的调峰储能等问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种稳定压力的压缩水储能装置，包括余热利用换热器、水蒸气压缩机、换热器、膨胀透平、储热罐、高压储水罐、水力透平、低压储水罐和增压水泵；
[0009]余热利用换热器的第一出口连接至水蒸气压缩机，水蒸气压缩机的出口与换热器的第一进口相连，换热器的第一出口连接至膨胀透平，此外换热器的第一出口连接至高压储水罐的第一进口，膨胀透平的出口与余热利用换热器的第一进口相连，而低压储水罐的第一出口也与余热利用换热器的第一进口相连；
[0010]换热器的第二出口连接至储热罐的第一进口，储热罐的第一出口连接至换热器的第二进口，储热罐的第二出口连接至高压储水罐的第二进口，高压储水罐的第一出口与储热罐的第二进口相连接；
[0011]低压储水罐的第二出口连接至增压水泵的进口，增压水泵的出口与高压储水罐的第三进口相连接，高压储水罐的第二出口与水力透平的进口相连，水力透平的出口连接至低压储水罐的进口。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，换热器的第一出口通过第一控制阀门连接至膨胀透平。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，低压储水罐的第一出口通过第二控制阀门也与余热利用换热器的第一进口相连。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，储热罐的第一出口通过第三控制阀门连接至换热器的第二进口。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，储热罐的第二出口通过第四控制阀门连接至高压储水罐的第二进口。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，换热器的第一出口通过第五控制阀门连接至高压储水罐的第一进口。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，高压储水罐的第二出口通过第六控制阀门与水力透平的进口相连。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，低压储水罐的第二出口通过第七控制阀门连接至增压水泵的进口。
[0019]一种稳定压力的压缩水储能装置的控制方法，该方法基于所述的一种稳定压力的压缩水储能装置，包括：
[0020]当需要储热时，打开第一控制阀门和第三控制阀门，其余控制阀门关闭；低压水经过余热利用换热器吸热蒸发，变成水蒸气，此后进入水蒸气压缩机完成压缩，升温升压后的水蒸气进入换热器放热，将热量传递给储热介质后，水经由第一控制阀门进入膨胀透平做功，此后回到余热利用换热器完成循环；而储热介质从储热罐流出，通过第三控制阀门进入换热器内吸收热量后返回储热罐实现热量存储；
[0021]当需要储存高压水时，打开第二控制阀门、第三控制阀门、第五控制阀门和第七控制阀门，其余控制阀门关闭；低压储水罐中的低压水通过第二控制阀门流经余热利用换热器进行吸热蒸发，此后进入水蒸气压缩机完成压缩，升温升压后的水蒸气进入换热器放热，将热量传递给储热介质后，水经由第五控制阀门进入高压储水罐存储；此外，低压储水罐中的低压水还通过第七控制阀门流向增压水泵，并升压后进入高压储水罐存储；同样地，储热介质从储热罐流出，通过第三控制阀门进入换热器内吸收热量后返回储热罐实现热量存储；
[0022]当需要释能时，打开第四控制阀门和第六控制阀门，其余控制阀门关闭；储热罐的储热介质通过第四控制阀门进入高压储水罐加热高压水，高压水吸热变成饱和水蒸气并将部分高压水通过第六控制阀门排向至水力透平进行做功释能，做完功的水回到低压储水罐，完成工作流程；此时，由于储水罐中是饱和水和饱和水蒸气，因此通过调节加热量维持储水罐中的温度保持罐内压力恒定。
[0023]本专利技术进一步的改进在于，余热利用换热器能够利用的热量包括工业余热和废热，温度在25
‑
150℃。
[0024]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]1、采用余热利用换热器、水蒸气压缩机、换热器、膨胀透平等设备的组合配置，能够实现低温余热的高效回收并存储，其中可以利用的余热资源温度可为25
‑
150℃，系统最大可将其提升至300℃左右，从而提升系统效率；
[0026]2、在系统内添加低压储水罐、换热器、水蒸气压缩机、换热器及高压储水罐回路，可以通过水蒸气压缩机对水进行压缩，获得高压水，进一步提升存储高压水的能力；
[0027]3、设置储热罐、高压储水罐，并通过储热罐中的热量加热储水罐，可以通过水的气液相变原理实现高压水的稳压输出，从而保证在系统释能过程中不会因为工质释放而降低
循环压力，进一步提升系统运行效率。
附图说明
[0028]图1为本专利技术一种稳定压力的压缩水储能装置的示意简图。
[0029]附图标记说明：
[0030]1、余热利用换热器，2、水蒸气压缩机，3、换热器，4、膨胀透平，5、储热罐，6、高压储水罐，7、水力透平，8、低压储水罐，9、增压水泵，101、第一控制阀门，102、第二控制阀门，103、第三控制阀门，104、第四控制阀门，105、第五控制阀门，106、第六控制阀门，107、第七控制阀门。
具体实施方式
[0031]下面结合附图详细说明本专利技术的实施方式。
[0032]请参阅图1所述，本专利技术提供的一种稳定压力的压缩水储能装置，包括：余热利用换热器1、水蒸气压缩机2、换热器3、膨胀透平4、储热罐5、高压储水罐6、水力透平7、低压储水罐8、增压水泵9，此外还包括第一控制阀门101、第二控制阀门102、第三控制阀门103、第四控制阀门104、第五控制阀门105、第六控制阀门106及第七控制阀门107。
[0033]余热利用换热器1的第一出口连接至水蒸气压缩机2，水蒸气压缩机2的出口与换热器3的第一进口相连，换热器3的第一出口通过第一控制阀门101连接至膨胀透平4，此外换热器3的第一出口还通过第五控制阀门105连接至高压储水罐6的第一进口，膨胀透平4的出口与余热利用换热器1的第一进口相连，而低压储水罐8的第一出口通过第二控制阀门102也与余热利用换热器1的第一进口相连。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稳定压力的压缩水储能装置，其特征在于，包括余热利用换热器、水蒸气压缩机、换热器、膨胀透平、储热罐、高压储水罐、水力透平、低压储水罐和增压水泵；余热利用换热器的第一出口连接至水蒸气压缩机，水蒸气压缩机的出口与换热器的第一进口相连，换热器的第一出口连接至膨胀透平，此外换热器的第一出口连接至高压储水罐的第一进口，膨胀透平的出口与余热利用换热器的第一进口相连，而低压储水罐的第一出口也与余热利用换热器的第一进口相连；换热器的第二出口连接至储热罐的第一进口，储热罐的第一出口连接至换热器的第二进口，储热罐的第二出口连接至高压储水罐的第二进口，高压储水罐的第一出口与储热罐的第二进口相连接；低压储水罐的第二出口连接至增压水泵的进口，增压水泵的出口与高压储水罐的第三进口相连接，高压储水罐的第二出口与水力透平的进口相连，水力透平的出口连接至低压储水罐的进口。2.根据权利要求1所述的一种稳定压力的压缩水储能装置，其特征在于，换热器的第一出口通过第一控制阀门连接至膨胀透平。3.根据权利要求2所述的一种稳定压力的压缩水储能装置，其特征在于，低压储水罐的第一出口通过第二控制阀门也与余热利用换热器的第一进口相连。4.根据权利要求3所述的一种稳定压力的压缩水储能装置，其特征在于，储热罐的第一出口通过第三控制阀门连接至换热器的第二进口。5.根据权利要求4所述的一种稳定压力的压缩水储能装置，其特征在于，储热罐的第二出口通过第四控制阀门连接至高压储水罐的第二进口。6.根据权利要求5所述的一种稳定压力的压缩水储能装置，其特征在于，换热器的第一出口通过第五控制阀门连接至高压储水罐的第一进口。7.根据权利要求6所述的一种稳定压力的压缩水储能装置，其特征在于，高压储水罐的第二出口通过第六控制阀门与水力透平的进口相连。8.根据权利要求7所述的一种稳定压力的压缩水储能装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢永慧，陈子峰，孙磊，张荻，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：