【技术实现步骤摘要】
集成多温区的冷热电三联供卡诺电池储能系统及运行方法
[0001]本专利技术涉及综合能源利用和储能
，具体涉及一种集成多温区的冷热电三联供卡诺电池储能系统及运行方法。
技术介绍
[0002]节能减排是当今时代能源发展利用的主题，可再生能源和新型绿色能源则是未来的必然趋势。然而，可再生能源强烈的时变特性也给电力系统的安全稳定带来了巨大挑战。储能技术凭借其削峰填谷的特性，成为新能源技术大规模发展的关键支撑，卡诺电池分别采用热泵循环、热机循环实现电能增值制热和热电转化，是极具潜力的高效大规模热储能技术。利用卡诺电池储能技术可搭建新型冷热电三联供综合能源系统，可实现对能源的梯级利用，大大提高能源的利用效率。然而，目前缺乏对卡诺电池冷热电三联供系统的系统构型的设计和运行方法，需要解决的问题包括：
[0003]1)目前卡诺电池用于冷热电三联供系统的研究较少，如何设计系统构型、循环工质以及相匹配的储能介质，使得系统的整体效率较高且满足实际用能需求；
[0004]2)冷热电三联供系统在运行时，采用何种运行调控策略，使得既可以满足实际生产、生活用能需求的变化，又能使系统维持较高的效率，具有较好的热经济性。
技术实现思路
[0005]为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种集成多温区的冷热电三联供卡诺电池储能系统及运行方法，本专利技术的卡诺电池储能系统可将单一电能存储起来并转化为冷热电三种能源形式产出，满足多种实际场景下的用能需求，且可用来平抑电网和用户负荷波动、促进新能源消纳。<...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种集成多温区的冷热电三联供卡诺电池储能系统，其特征在于，所述的冷热电三联供卡诺电池储能系统包括六个子系统：热泵循环储能系统、热机循环发电系统、多温区储热系统、多温区储冷系统、多温区供热系统和多温区供冷系统；其中，所述热泵循环储能系统包括依次连接的热泵电动压缩机(1)、第一级高温换热器(2
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1)、第二级高温换热器(2
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2)、第三级高温换热器(2
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3)、热泵膨胀发电机(3)、第一级低温换热器(4
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1)和第二级低温换热器(4
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2)；工质先流经第一级低温换热器(4
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1)和第二级低温换热器(4
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2)进行吸热升温，然后工质进入热泵电动压缩机(1)中被压缩升温，接着依次进入第一级高温换热器(2
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1)，第二级高温换热器(2
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2)和第三级高温换热器(2
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3)中依次释放热量，再流经热泵膨胀发电机(3)膨胀做功并发电，最后再次进入第一级低温换热器(4
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1)和第二级低温换热器(4
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2)，重复此过程；所述热机循环发电系统包括依次连接的热机膨胀发电机(10)、第二级低温换热器(4
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2)、第一级低温换热器(4
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1)、热机压缩机(11)、流量调节阀(12)、第三级高温换热器(2
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3)、第二级高温换热器(2
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2)和第一级高温换热器(2
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1)；工质先进入热机压缩机(11)中被压缩，接着通过流量调节阀(12)依次流经第三级高温换热器(2
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3)，第二级高温换热器(2
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2)和第一级高温换热器(2
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1)进行吸热升温，然后进入热机膨胀发电机(10)中膨胀做功并发电，接着进入第二级低温换热器(4
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2)和第一级低温换热器(4
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1)中释放热量，最后再次进入热机压缩机(11)，重复此过程；所述多温区储热系统包括依次连接的第一级高温换热器(2
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1)、热侧高温储热罐(5a)、2#高温储热介质泵(5d)、冷侧高温储热罐(5b)和1#高温储热介质泵(5c)，依次连接的第二级高温换热器(2
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2)、热侧中温储热罐(6a)、2#中温储热介质泵(6d)、冷侧中温储热罐(6b)和1#中温储热介质泵(6c)，依次连接的第三级高温换热器(2
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3)、热侧低温储热罐(7a)、2#低温储热介质泵(7d)、冷侧低温储热罐(7b)和1#低温储热介质泵(7c)；在热泵循环时，工质依次流经第一级高温换热器(2
‑
1)、第二级高温换热器(2
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2)、第三级高温换热器(2
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3)释放热量，储热罐回路中设置的1#高温储热介质泵(5c)将储热介质从冷侧高温储热罐(5b)抽送到热侧高温储热罐(5a)，储热罐回路中设置的1#中温储热介质泵(6c)将储热介质从冷侧中温储热罐(6b)抽送到热侧中温储热罐(6a)，储热罐回路中设置的1#低温储热介质泵(7c)将储热介质从冷侧低温储热罐(7b)抽送到热侧低温储热罐(7a)，实现不同温区的热量存储；在热机循环时，工质依次流经第三级高温换热器(2
‑
3)、第二级高温换热器(2
‑
2)、第一级高温换热器(2
‑
1)吸收热量，储热罐回路中设置的2#高温储热介质泵(5d)将储热介质从热侧高温储热罐(5a)抽送至冷侧高温储热罐(5b)，储热罐回路中设置的2#中温储热介质泵(6d)将储热介质从热侧中温储热罐(6a)抽送至冷侧中温储热罐(6b)，储热罐回路中设置的2#低温储热介质泵(7d)将储热介质从热侧低温储热罐(7a)抽送至冷侧低温储热罐(7b)，实现热量释放与利用；所述多温区储冷系统包括依次连接的第一级低温换热器(4
‑
1)、热侧超低温储冷罐(8a)、1#储冷介质泵(8c)、冷侧超低温储冷罐(8b)和2#储冷介质泵(8d)，依次连接的第二级低温换热器(4
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2)、热侧低温储冷罐(9a)、3#储冷介质泵(9c)、冷侧低温储冷罐(9b)和4#储冷介质泵(9d)；在热泵循环时，工质依次流经第一级低温换热器(4
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1)、第二级低温换热器(4
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2)吸收热量，储冷罐回路中设置的1#储冷介质泵(8c)将储冷介质从热侧超低温储冷罐(8a)抽送至冷侧超低温储冷罐(8b)，储冷罐回路中设置的3#储冷介质泵(9c)将储冷介质从
热侧低温储冷罐(9a)抽送至冷侧低温储冷罐(9b)，实现不同温区的冷量存储；在热机循环时，工质依次流经第二级低温换热器(4
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2)、第一级低温换热器(4
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1)释放热量，储冷罐回路中设置的2#储冷介质泵(8d)将储冷介质从冷侧超低温储冷罐(8b)抽送至热侧超低温储冷罐(8a)，储冷罐回路中设置的4#储冷介质泵(9d)将储冷介质从冷侧低温储冷罐(9b)抽送至热侧低温储冷罐(9a)，实现冷量的释放与利用；所述多温区供热系统包括两级供热，即工业供热回路和采暖供热回路，其中：工业供热回路中，来自低温蒸汽管路(28)的低温供热蒸汽依次与蒸汽泵(15)、低温供热蒸汽支路阀(16)与中温蒸汽换热器(17)相连接，之后经热侧蒸汽三通阀(18)分两路，一路直接回到中温蒸汽供热回路(29)，另一路经过高温蒸汽换热器(14)后与高温蒸汽供热回路(30)相连接；热侧高温储热罐(5a)的热量通过2#高温储热介质泵(5d)和高温储热介质三通阀(13)，传递给高温蒸汽换热器(14)，高温蒸汽换热器(14)出口储热介质回到冷侧高温储热罐(5b)，重复此过程；热侧中温储热罐(6a)的热量通过2#中温储热介质泵(6d)和中温储热介质三通阀(19)，传递给中温蒸汽换热器(17)，中温蒸汽换热器(17)出口储热介质回到冷侧中温储热罐(6b)，重复此过程；采暖供热回路中，来自供热回水管路(31)的低温回水依次通过供热回水支路上的水泵(22)、热水阀(23)、低温回水流经热水换热器(21)，最终回到热水供水管路(32)；热侧低温储热罐(7a)的热量通过2#低温储热介质泵(7d)和低温储热介质三通阀(20)，传递热量给低温回水流经热水换热器(21)，热水换热器(21)出口储热介质回到冷侧低温储热罐(7b)，重复此过程；所述多温区供冷系统包括两级供冷，即低温供冷回路和超低温供冷回路，低温供冷回路中，来自冷侧低温储冷罐(9b)的储冷介质依次流过4#储冷介质泵(9d)和低温储冷介质三通阀(27)，部分储冷介质进入低温储冷介质换热器(26)对外供冷，最终回到热侧低温储冷罐(9a)，重复此过程；超低温供冷回路中，来自冷侧超低温储冷罐(8b)的超低温储冷介质依次流过2#储冷介质泵(8d)和超低温储冷介质三通阀(25)，部分超低温储冷介质进入超低温储冷介质换热器(24)对外供冷，最终回到热侧超低温储冷罐(8a)，重复此过程。2.根据权利要求1所述的一种集成多温区的冷热电三联供卡诺电池储能系统，其特征在于：所述多温区储热系统采用三级布置，热侧高温储热罐(5a)和冷侧高温储热罐(5b)采用二元太阳能盐作为高温储热介质，工作温区300～500℃；热侧中温储热罐(6a)和冷侧中温储热罐(6b)采用导热油作为中温储热介质，工作温区100～350℃；热侧低温储热罐(7a)和冷侧低温储热罐(7b)采用常压水作为低温储热介质，工作温区20～105℃。3.根据权利要求1所述的一种集成多温区的冷热电三联供卡诺电池储能系统，其特征在于：所述多温区储冷系统采用两级布置，热侧低温储冷罐(9a)和冷侧低温储冷罐(9b)采用有机物庚烷作为低温储冷介质，工作温区
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20～25℃；热侧超低温储冷罐(8a)和冷侧超低温储冷罐(8b)采用有机物丙烷作为超低温储冷介质，工作温区
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60～
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20℃。4.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵永亮，张成宇，刘明，孙瑞强，严俊杰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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