一种能量利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种能量利用系统，通过利用热泵系统极高的制热转换效率，将热源中的热能转化为品位更高的热能并存储至储热系统内，以便在适当的时机将储热系统内的储存热能通过第一换热系统释放至吸热介质供应系统的吸热介质内，并将吸热后的吸热介质输出至外部用热设备，有效地提高了对能源的利用率。有效地提高了对能源的利用率。有效地提高了对能源的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种能量利用系统


[0001]本专利技术属于发电
，尤其涉及一种能量利用系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着社会经济的快速发展，对能源的需求越来越大，为了减少化石能源的使用，降低对化石能源的依赖，一方面需要提高对品位较低的能源的利用能力，另一方面需要大力提高太阳能发电、风力发电等新能源的占比。
[0003]在传统的供热或火力发电行业中，都需要消耗大量的化石能源来获得热能，而利用化石能源所得到的热能中，一般只有品位较高的部分才能被有效利用，品位较低的部分往往被白白浪费，因此，目前急需提供一个能够实现对低品位能量有效利用的解决方案。
[0004]另外，在大力发展太阳能发电、风力发电能等新型能源的同时，由于太阳能和风能具有不可控制的间歇性、随机性和波动性，导致其电力的输出极不稳定，会对电网造成极大的冲击，为了促进对新能源的消纳和保证电网的稳定运行，目前，主要是利用火电作为灵活调峰电源，根据太阳能发电系统和风力发电系统的出力特性来调整火力发电系统送向电网的输出负荷。而火力发电系统中的锅炉一般都有最低稳燃负荷要求，汽轮机也有最低进汽要求，因此，通过调节火力发电系统自身实现输出负荷的降低也是有限度的。并且，火力发电系统在低负荷工况下，锅炉机组效率会降低，导致运行经济性下降。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种能量利用系统，以解决现有发电系统能源利用率低的问题。
[0006]为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
[0007]本专利技术的一种能量利用系统，包括热源、热泵系统、储热系统、吸热介质供应系统和第一换热系统；
[0008]所述热泵系统分别与所述热源和所述储热系统耦合，所述热泵系统用于吸收所述热源中的热能，提升所吸收热能的品位，并将提升品位后的热能储存至所述储热系统备用；
[0009]所述吸热介质供应系统通过所述第一换热系统与所述储热系统耦合，用于吸收所述储热系统内的热能并输出至外部用热设备。
[0010]本专利技术的能量利用系统，所述热泵系统由所述火力发电系统产出的至少部分自发电和/或至少部分蒸汽驱动运转，并且，所述热泵系统以所述火力发电系统中产出的至少部分蒸汽和/或至少部分烟气作为热源，以利用所述火力发电系统自身产生的至少部分电能和/或至少部分蒸汽作为驱动动力，实现对火力发电系统中产生的热能的吸收及品位的提升。
[0011]本专利技术的能量利用系统，所述热泵系统与所述火力发电系统中的汽轮机同轴设置，所述火力发电系统中产生的蒸汽通过驱动汽轮机带动所述热泵系统运转
[0012]本专利技术的能量利用系统，所述热源为火力发电系统中产生的蒸汽和/或烟气，且所
述火力发电系统的电能输出端与外部电网连接。
[0013]本专利技术的能量利用系统，所述火力发电系统包括锅炉、汽轮机、发电机和第一给水系统；
[0014]所述第一给水系统与所述锅炉连通，用于向所述锅炉提供水工质；
[0015]所述锅炉的高温蒸汽出口与所述汽轮机的高温蒸汽入口相连，所述锅炉用于燃烧化石能源加热所述水工质以产生高温蒸汽输出至所述汽轮机，并排出化石能源燃烧产生的烟气；
[0016]所述汽轮机与所述发电机传动连接，用于在所述高温蒸汽的驱动下带动所述发电机发电。
[0017]本专利技术的能量利用系统，所述锅炉的高温蒸汽出口与所述热泵系统的热源入口直接或间接相连，以分流输向所述汽轮机的高温蒸汽实现对所述火力发电系统输向电网输出负荷的调节；
[0018]所述热泵系统用于吸收所述高温蒸汽中的热能，提升所吸收热能的品位，并将提升品位后的热能储存至所述储热系统备用。
[0019]本专利技术的能量利用系统，还包括第二换热系统，所述第二换热系统设于所述锅炉与所述热泵系统之间；所述锅炉内的高温蒸汽通过所述第二换热系统与所述储热系统耦合，以将所述高温蒸汽内的部分热能转移至所述储热系统中备用，并形成放热后的低温蒸汽；
[0020]所述低温蒸汽与所述热泵系统的热源入口相连，所述热泵系统用于吸收所述低温蒸汽中的热能，提升所吸收热能的品位，并将提升品位后的热能储存至所述储热系统。
[0021]本专利技术的能量利用系统，所述锅炉产生的高温蒸汽包括主蒸汽和再热蒸汽；所述锅炉的主蒸汽出口和再热蒸汽出口分别与所述汽轮机中的主蒸汽入口和再热蒸汽入口相连；
[0022]且所述锅炉的主蒸汽出口还与所述热泵系统的热源入口直接或间接相连。
[0023]本专利技术的能量利用系统，还包括第三换热系统，所述锅炉的再热蒸汽出口输出的再热蒸汽通过所述第三换热系统与所述储热系统耦合，用于将所述再热蒸汽内的热能转移至所述储热系统中备用，并分流输向所述汽轮机的再热蒸汽实现对所述火力发电系统输向电网的输出负荷的调节；
[0024]其中，放热后的所述再热蒸汽回流至所述锅炉内重新加热。
[0025]本专利技术的能量利用系统，所述锅炉的烟气出口与所述热泵系统的热源入口相连通，所述热泵系统用于吸收所述烟气中的热能，提升所吸收热能的品位，并将提升品位后的热能储存至所述储热系统备用。
[0026]本专利技术的能量利用系统，所述吸热介质供应系统为第二给水系统，所述第二给水系统提供的水工质通过所述第一换热系统吸收所述储热系统中的热能转化为高温蒸汽输出至所述汽轮机或外部用热设备。
[0027]本专利技术的能量利用系统，所述第一换热系统包括依次连接的预热器、蒸发器和过热器；在所述储热系统吸热阶段：所述锅炉内的高温蒸汽通过所述过热器与所述储热系统耦合，以将所述高温蒸汽内的部分热能转移至所述储热系统中备用，并形成放热后的低温蒸汽；所述低温蒸汽与所述热泵系统的热源入口相连，所述热泵系统用于吸收所述低温蒸
汽中的热能，提升所吸收热能的品位，并将提升品位后的热能储存至所述储热系统备用；在所述储热系统放热阶段：所述储热系统中的高温储热介质出口通过管道与所述过热器的储热介质入口连通，所述过热器的储热介质出口通过管道与所述蒸发器的储热介质入口连通，所述蒸发器的储热介质出口通过管道与所述预热器的储热介质入口连通，所述预热器的储热介质出口通过管道与所述储热系统的低温储热介质入口连通；所述第二给水系统的水工质出口通过管道与所述预热器的水工质入口连通，所述预热器的水工质出口通过管道与所述蒸发器的水工质入口连通，所述蒸发器的水工质出口通过管道与所述过热器的水工质入口连通，所述过热器的水工质出口通过管道与所述汽轮机的蒸汽入口连通。
[0028]本专利技术的能量利用系统，还包括再热器；所述汽轮机包括高压缸和低压缸；所述锅炉产生的蒸汽包括主蒸汽和再热蒸汽，所述锅炉的主蒸汽出口通过管道与所述汽轮机高压缸的蒸汽入口连通，所述锅炉的再热蒸汽出口通过管道与所述汽轮机低压缸的蒸汽入口连通；在所述储热系统吸热阶段：所述锅炉产生的主蒸汽通过所述过热器与所述储热系统耦合，以将所述主蒸汽内的部分热能转移至所述储热系统中备用，并形成放热后的低温蒸汽；所述低温蒸汽与所述热泵系统的热源入口相连，所述热泵系统用于吸收所述低温蒸汽中的热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能量利用系统，其特征在于，包括热源、热泵系统、储热系统、吸热介质供应系统和第一换热系统；所述热泵系统分别与所述热源和所述储热系统耦合，所述热泵系统用于吸收所述热源中的热能，提升所吸收热能的品位，并将提升品位后的热能储存至所述储热系统备用；所述吸热介质供应系统通过所述第一换热系统与所述储热系统耦合，用于吸收所述储热系统内的热能并输出至外部用热设备。2.如权利要求1所述的能量利用系统，其特征在于，所述热泵系统由所述火力发电系统产出的至少部分自发电和/或至少部分蒸汽驱动运转，并且，所述热泵系统以所述火力发电系统中产出的至少部分蒸汽和/或至少部分烟气作为热源，以利用所述火力发电系统自身产生的至少部分电能和/或至少部分蒸汽作为驱动动力，实现对火力发电系统中产生的热能的吸收及品位的提升。3.如权利要求2所述的能量利用系统，其特征在于，所述热泵系统与所述火力发电系统中的汽轮机同轴设置，所述火力发电系统中产生的蒸汽通过驱动汽轮机带动所述热泵系统运转。4.如权利要求1所述的能量利用系统，其特征在于，所述热源为火力发电系统中产生的蒸汽和/或烟气，且所述火力发电系统的电能输出端与外部电网连接。5.如权利要求4所述的能量利用系统，其特征在于，所述火力发电系统包括锅炉、汽轮机、发电机和第一给水系统；所述第一给水系统与所述锅炉连通，用于向所述锅炉提供水工质；所述锅炉的高温蒸汽出口与所述汽轮机的高温蒸汽入口相连，所述锅炉用于燃烧化石能源加热所述水工质以产生高温蒸汽输出至所述汽轮机，并排出化石能源燃烧产生的烟气；所述汽轮机与所述发电机传动连接，用于在所述高温蒸汽的驱动下带动所述发电机发电。6.如权利要求5所述的能量利用系统，其特征在于，所述锅炉的高温蒸汽出口与所述热泵系统的热源入口直接或间接相连，以分流输向所述汽轮机的高温蒸汽实现对所述火力发电系统输向电网输出负荷的调节；所述热泵系统用于吸收所述高温蒸汽中的热能，提升所吸收热能的品位，并将提升品位后的热能储存至所述储热系统备用。7.如权利要求6所述的能量利用系统，其特征在于，还包括第二换热系统，所述第二换热系统设于所述锅炉与所述热泵系统之间；所述锅炉内的高温蒸汽通过所述第二换热系统与所述储热系统耦合，以将所述高温蒸汽内的部分热能转移至所述储热系统中备用，并形成放热后的低温蒸汽；所述低温蒸汽与所述热泵系统的热源入口相连，所述热泵系统用于吸收所述低温蒸汽中的热能，提升所吸收热能的品位，并将提升品位后的热能储存至所述储热系统备用。8.如权利要求6或7所述的能量利用系统，其特征在于，所述锅炉产生的高温蒸汽包括主蒸汽和再热蒸汽；所述锅炉的主蒸汽出口和再热蒸汽出口分别与所述汽轮机中的主蒸汽入口和再热蒸汽入口相连；且所述锅炉的主蒸汽出口还与所述热泵系统的热源入口直接或间接相连。
9.如权利要求8所述的能量利用系统，其特征在于，还包括第三换热系统，所述锅炉的再热蒸汽出口输出的再热蒸汽通过所述第三换热系统与所述储热系统耦合，用于将所述再热蒸汽内的热能转移至所述储热系统中备用，并分流输向所述汽轮机的再热蒸汽实现对所述火力发电系统输向电网的输出负荷的调节；其中，放热后的所述再热蒸汽回流至所述锅炉内重新加热。10.如权利要求5所述的能量利用系统，其特征在于，所述锅炉的烟气出口与所述热泵系统的热源入口相连通，所述热泵系统用于吸收所述烟气中的热能，提升所吸收热能的品位，并将提升品位后的热能储存至所述储热系统备用。11.如权利要求5所述的能量利用系统，其特征在于，所述吸热介质供应系统为第二给水系统，所述第二给水系统提供的水工质通过所述第一换热系统吸收所述储热系统中的热能转化为高温蒸汽输出至所述汽轮机或外部用热设备。12.如权利要求11所述的能量利用系统，其特征在于，所述第一换热系统包括依次连接的预热器、蒸发器和过热器；在所述储热系统吸热阶段：所述锅炉内的高温蒸汽通过所述过热器与所述储热系统耦合，以将所述高温蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：金建祥，王俊峰，
申请(专利权)人：王俊峰，
类型：发明
国别省市：