基于可逆螺杆机的企业级卡诺电池储能系统及运行方法技术方案

一种基于可逆螺杆机的企业级卡诺电池储能系统及运行方法，系统包括工作回路和储热回路；工作回路包括可逆螺杆机、高温换热器、低温换热器、三通阀、中间抽补气分路、储能分路、释能分路；储热回路包括高温储热回路、低温储热回路；可逆螺杆机通过改变阴阳转子转向、逆转吸排气位置实现压缩功能和膨胀功能的切换，可变转速和变内容积比，且有多个抽补气孔口，能够实现中间抽气与中间补气。本发明专利技术利用可逆螺杆机将卡诺电池的储能与释能耦合为一个系统，通过三通阀实现储能分路与释能分路的切换，并在储能分路中设置了喷射器，用以回收部分压力能，同时通过可逆螺杆机的中间抽补气孔口进行中温补热供热，实现全天候冷、热量的梯级利用与对口输出。与对口输出。与对口输出。

【技术实现步骤摘要】
基于可逆螺杆机的企业级卡诺电池储能系统及运行方法


[0001]本专利技术属于储能及能源综合利用领域，具体涉及一种基于可逆螺杆机的企业级卡诺电池储能系统及运行方法。

技术介绍

[0002]发电负荷变化特性与用电负荷变化特性的峰谷错位导致了峰谷电价的差异，而众多大中型耗能企业在峰电期具有更大的能耗需求，与此同时，这些企业往往有着园区供冷、供热、供电与余热利用等冷热电综合利用需求，需要一个能够实现谷电峰用、高效集成、冷热电综合利用的储能系统及运行方案。而相比于蓄水储能、电化学储能、压缩空气储能等其他储能方式，卡诺电池储能具有储能密度高，受地理条件影响小等特点，因此可以将这一技术应用在企业级储能系统中。
[0003]传统卡诺电池储能系统需要储能和释能两套循环系统来实现“电—热—电”的过程，这会导致企业级卡诺电池储能系统的建设成本上升。同时，传统卡诺电池系统仅能依靠储能循环与释能循环的冷源进行余热利用与冷、热量供给，应用于企业时需要结合其他能源利用技术才能实现全天候冷、热量的梯级利用与对口输出。另外，传统大型卡诺电池系统的储能效率较低，应用于企业级储能时，需要提高储能效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于可逆螺杆机的企业级卡诺电池储能系统及运行方法，利用可逆螺杆机将卡诺电池的储能系统与释能系统耦合为一个系统，通过三通阀实现储能分路与释能分路的切换，并在储能分路中设置了喷射器，用以回收部分压力能，同时通过可逆螺杆机的中间抽补气孔口进行中温补热供热，在储谷电、释峰电的基础上实现全天候冷、热量的梯级利用与对口输出。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术有如下的技术方案：
[0006]一种基于可逆螺杆机的企业级卡诺电池储能系统，包括：
[0007]工作回路和储热回路；
[0008]工作回路包括可逆螺杆机、高温换热器、低温换热器、三通阀、中间抽补气分路、储能分路、释能分路；
[0009]储热回路包括高温储热回路、低温储热回路；
[0010]可逆螺杆机，通过改变阴阳转子转向、逆转吸排气位置实现压缩功能和膨胀功能的切换，可变转速和变内容积比，且有多个抽补气孔口，能够实现中间抽气与中间补气；
[0011]高温换热器，与可逆螺杆机压缩功能的工质出口相连，包括显热换热段与潜热换热段，其中显热换热段置于相变材料中，潜热换热段与高温储热回路中的液相储热工质进行热交换；
[0012]低温换热器，与可逆螺杆机压缩功能的工质入口相连，内部循环工质与低温储热回路中的液相储热工质进行热交换；
[0013]储能分路，包括喷射器，喷射器的工作介质为高压液相，引射流体为低压气相，且喷嘴位置能够随着工作压力调整；中间抽补气分路，包括中温换热器，中间抽补气分路与可逆螺杆机的抽补气孔口相连；释能分路，包括工质泵，各工质泵通过三通阀分别连接高温换热器、中温换热器以及低温换热器；
[0014]储能分路通过三通阀与高温换热器、低温换热器以及可逆螺杆机、中间抽补气分路相连，中间抽补气分路还通过三通阀与释能分路的工质泵相连。
[0015]作为一种优选方案，所述高温储热回路包括高温储热罐组、第一截止阀、高温余热换热器，其中，第一截止阀及高温余热换热器置于高温储热罐组之间，高温储热罐组为两个隔热储热罐或者一个含多隔热腔的储热罐。
[0016]作为一种优选方案，所述低温储热回路包括低温一号储热罐组、低温二号储热罐组、第八三通阀、第九三通阀、第二截止阀、第三截止阀、低温一号换热器、低温二号换热器，其中，第二截止阀、低温一号换热器置于低温一号储热罐组之间，第三截止阀、低温二号换热器置于低温二号储热罐组之间，第八三通阀、第九三通阀均连接了低温换热器、低温一号储热罐组与低温二号储热罐组，低温一号储热罐组、低温二号储热罐组为两个隔热储热罐或者一个含多隔热腔的储热罐。
[0017]作为一种优选方案，所述储能分路包括第一喷射器，第一气液分离器、第三三通阀、第二喷射器、第二气液分离器、第四截止阀、第一节流阀、第二节流阀、第五三通阀，其中，第一喷射器引射介质入口经第二三通阀左、下口与低温换热器相连，工作介质入口通过第一三通阀左、右口与高温换热器相连，混合介质出口与第一气液分离器相连，第一气液分离器液相出口接入第一节流阀与第二节流阀之间，气相出口经第三三通阀的左、右口接入第二喷射器引射介质入口，第三三通阀下口与可逆螺杆机压缩功能入口管路相连，第二喷射器工作介质入口经第四三通阀左、下口与中间抽补气分路相连，混合介质出口与第二气液分离器相连，第二气液分离器气相出口经第四截止阀与可逆螺杆机压缩功能入口管路相连，液相出口经第一节流阀、第二节流阀与低温换热器相连。
[0018]作为一种优选方案，所述释能分路包括第一工质泵，第六三通阀、第二工质泵，其中，第一工质泵经第五三通阀上、下口与低温换热器相连，第一工质泵出口经第六三通阀的右、上口与第二工质泵入口相连，第六三通阀左口与中温换热器相连，第二工质泵经第一三通阀左、下口与高温换热器相连。
[0019]作为一种优选方案，所述中间补气分路包括第四三通阀、第六三通阀、中温换热器、第七三通阀，其中，第七三通阀左口与可逆螺杆机的抽补气孔口相连，上口与第二工质泵入口相连，中温换热器外界热源包括中温工业余热、新能源发电余热，外界冷源包括远距离供热需求，第四三通阀右口接入第一气液分离器与第三三通阀之间。
[0020]一种所述基于可逆螺杆机的企业级卡诺电池储能系统的运行方法，包括以下步骤：
[0021]储能过程运行：在夜间谷电期，通过调节第一三通阀、第二三通阀、第五三通阀使系统进入储能状态，此时，循环工质经可逆螺杆机压缩，在高温换热器放热冷凝后进入释能分路，高压冷凝液在释能分路喷射器中通过引射低压气回收部分压力能，并在低温换热器吸热蒸发后经喷射器引射升压，最终进入可逆螺杆机，形成循环；其中，在储能过程中，中间抽补气分路有抽气供热、补气补热、不抽补气三种运行状态，输入中温工业余热、新能源发
电余热时为补气补热运行状态，输出远距离区域供热热量时为抽气供热运行状态，无输入输出时为不抽补气运行状态，通过调节第三三通阀、第四三通阀、第四截止阀的流通状态及抽补气孔口实现储能过程中间补气回路三种运行状态的切换；
[0022]释能过程运行方法：在日间峰电期，通过调节第一三通阀、第二三通阀、第五三通阀使系统进入释能状态，此时，循环工质经可逆螺杆机膨胀输出技术功，在低温换热器放热冷凝后进入释能分路，经工质泵压缩后，高压液在高温换热器中蒸发、过热，最后回到可逆螺杆机，形成循环；其中，在释能过程中，中间抽补气分路有抽气供热、抽气回热、不抽气三种运行状态，输入中温工业余热、新能源发电余热时为不抽气状态，输出远距离区域供热热量时为抽气供热运行状态、无入输出时为抽气回热状态，通过调节第六三通阀和第七三通阀的流通状态及抽补气孔口实现释能过程中间补气回路三种运行状态的切换。
[0023]作为一种优选方案，运行方法还包括高温储热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可逆螺杆机的企业级卡诺电池储能系统，其特征在于，包括：工作回路和储热回路；工作回路包括可逆螺杆机(1)、高温换热器(2)、低温换热器(20)、三通阀、中间抽补气分路、储能分路、释能分路；储热回路包括高温储热回路、低温储热回路；可逆螺杆机(1)，通过改变阴阳转子转向、逆转吸排气位置实现压缩功能和膨胀功能的切换，可变转速和变内容积比，且有多个抽补气孔口，能够实现中间抽气与中间补气；高温换热器(2)，与可逆螺杆机(1)压缩功能的工质出口相连，包括显热换热段与潜热换热段，其中显热换热段置于相变材料中，潜热换热段与高温储热回路中的液相储热工质进行热交换；低温换热器(20)，与可逆螺杆机(1)压缩功能的工质入口相连，内部循环工质与低温储热回路中的液相储热工质进行热交换；储能分路，包括喷射器，喷射器的工作介质为高压液相，引射流体为低压气相，且喷嘴位置能够随着工作压力调整；中间抽补气分路，包括中温换热器(15)，中间抽补气分路与可逆螺杆机(1)的抽补气孔口相连；释能分路，包括工质泵，各工质泵通过三通阀分别连接高温换热器(2)、中温换热器(15)以及低温换热器(20)；储能分路通过三通阀与高温换热器(2)、低温换热器(20)以及可逆螺杆机(1)、中间抽补气分路相连，中间抽补气分路还通过三通阀与释能分路的工质泵相连。2.根据权利要求1所述基于可逆螺杆机的企业级卡诺电池储能系统，其特征在于，所述高温储热回路包括高温储热罐组(3)、第一截止阀(4)、高温余热换热器(28)，其中，第一截止阀(4)及高温余热换热器(28)置于高温储热罐组(3)之间，高温储热罐组(28)为两个隔热储热罐或者一个含多隔热腔的储热罐。3.根据权利要求1所述基于可逆螺杆机的企业级卡诺电池储能系统，其特征在于，所述低温储热回路包括低温一号储热罐组(22)、低温二号储热罐组(25)、第八三通阀(28)、第九三通阀(29)、第二截止阀(23)、第三截止阀(26)、低温一号换热器(24)、低温二号换热器(27)，其中，第二截止阀(23)、低温一号换热器(24)置于低温一号储热罐组(22)之间，第三截止阀(26)、低温二号换热器(27)置于低温二号储热罐组(25)之间，第八三通阀(28)、第九三通阀(29)均连接了低温换热器(20)、低温一号储热罐组(22)与低温二号储热罐组(25)，低温一号储热罐组(22)、低温二号储热罐组(25)为两个隔热储热罐或者一个含多隔热腔的储热罐。4.根据权利要求1所述基于可逆螺杆机的企业级卡诺电池储能系统，其特征在于，所述储能分路包括第一喷射器(6)，第一气液分离器(7)、第三三通阀(8)、第二喷射器(10)、第二气液分离器(11)、第四截止阀(12)、第一节流阀(18)、第二节流阀(19)、第五三通阀(13)，其中，第一喷射器(6)引射介质入口经第二三通阀(21)左、下口与低温换热器(20)相连，工作介质入口通过第一三通阀(5)左、右口与高温换热器(2)相连，混合介质出口与第一气液分离器(7)相连，第一气液分离器(7)液相出口接入第一节流阀(18)与第二节流阀(19)之间，气相出口经第三三通阀(8)的左、右口接入第二喷射器(10)引射介质入口，第三三通阀(8)下口与可逆螺杆机(1)压缩功能入口管路相连，第二喷射器(10)工作介质入口经第四三通阀(9)左、下口与中间抽补气分路相连，混合介质出口与第二气液分离器(11)相连，第二气
液分离器(11)气相出口经第四截止阀(12)与可逆螺杆机(1)压缩功能入口管路相连，液相出口经第一节流阀(18)、第二节流阀(19)与低温换热器(20)相连。5.根据权利要求4所述基于可逆螺杆机的企业级卡诺电池储能系统，其特征在于，所述释...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈浙寅，王炳棋，王闯，邢子文，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：