一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统，包括工作介质回路、储热介质回路、吸收式制冷回路和喷射式制冷回路，系统在储能和释能过程中无需额外能量；耦合了吸收式制冷和喷射式制冷，可向用户提高冷量，并布置有多个换热器，可向用户提高热量，同时能满足用户供冷、供热、供电等多方面的需求，适用范围广；透平和压缩机多级布置，且其后均布置有换热器，提高透平效率的同时也提高了换热器的效率；系统中多个回路可根据实际需要灵活布置。本发明专利技术的系统可实现冷、热、电三联产，具有运行条件简单，能量转化率高，对地理条件需求小等优点，可实现较高的经济效益。可实现较高的经济效益。可实现较高的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统


[0001]本专利技术属于储能
，特别涉及一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统。

技术介绍

[0002]从古至今，人类社会的一切活动都离不开能源，从衣食住行到文化娱乐，都要直接或间接地消耗一定数量的能源，随着生产生活方式的转变和工业的发展，能源需求量也逐年增大。在能源需求量呈现峰谷变化和风电、光伏等可再生能源具有随机性、间歇性和波动性等特点的大背景下，储能技术备受世界各国关注。
[0003]储能系统可通过对电能在时间维度上的调度实现削峰填谷，有效解决供电生产的连续性和用电需求的间断性之间的矛盾，实现电力在发电侧、电网侧以及用户侧的稳定运行，同时也有利于可再生能源的并网调配。当前储能系统主要有物理储能(抽水蓄能、压缩气体储能、飞轮储能等)、化学储能(铅酸电池、氧化还原液流电池、锂离子电池等)和电磁储能(超导电磁储能、超级电容器储能等)。物理存储容量大、寿命长，但选址较依赖地理条件，设备小型化困难；化学存储结构简单，响应较快，但寿命较短，且安全可靠性较低；电磁存储充放电快、循环次数多，但投资成本大，且具有一定的自放电损耗。同时，目前的储能系统功能较为单一，无法满足用户对热量、冷量等需求。
[0004]因此，亟需开发一种结构简单，对地理条件需求小，能同时满足用户多种需求的储能系统。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统，能同时满足用户对冷量、热量以及电能的多种需求，可实现能量的综合高效利用，具有结构简单、能量存储量大、能量转换效率高等优点。
[0006]本专利技术采用如下技术方案来实现：
[0007]一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统，包括储气装置、压缩机、储液装置、透平、蒸发器、储热罐和储冷罐；
[0008]储气装置中储存有气态工作介质，在储能过程中，工作介质从储气装置流出后，经由待储存的电能驱动的压缩机压缩成高温高压气体，后等压降温为液体并存储于储液装置；在释能过程中，液态工作介质从储液装置流出，等压升温成气态，在透平中膨胀做功，透平带动发电机发电，经过透平后工作介质重新回到储气装置，由此构成工作介质回路；
[0009]储冷罐中储存有温度较低的储热介质，在储能过程中，储热介质从储冷罐出口流出，与压缩机出口的高温高压工作介质进行换热，吸收工作介质热量后转化为温度较高的储热介质并储存于储热罐；在释能过程中，储热介质从储热罐出口流出，与进入透平的工作介质进行换热，将热量传递给工作介质后转化为温度较低的储热介质并重新回到储冷罐，由此构成储热介质回路。
[0010]本专利技术进一步的改进在于，压缩机采用多级布置，在压缩机级后均布置有换热器。
[0011]本专利技术进一步的改进在于，透平采用多级同轴布置，在透平级前均布置有换热器，第一级换热器用于将液态工作介质蒸发成气态，其余换热器用于提高了透平进口工作介质温度，。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，在储热介质回路中，从前几级透平前的换热器流出的储能介质直接进入储冷罐，从后几级透平前的换热器流出的储能介质进入同一管路并进入供热换热器，利用储热介质的余热向用户供热，经过供热换热器后回到储冷罐。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，在储热介质回路中，储热罐与透平前换热器之间布置有吸收式制冷回路，用以满足用户对冷量的需求。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，在储热介质回路中，在储热罐和透平前的换热器之间布置有吸收式制冷的发生器，储热罐中的储热介质为吸收式制冷的工作热源，提供吸收式制冷回路中制冷剂蒸发所需要的热量。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，在吸收式制冷回路中，在发生器与蒸发器之间布置有换热器。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，在工作介质回路中，最后一级透平和储气装置之间布置有喷射式制冷回路，用以进一步满足用户对冷量的需求。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，工作介质为氨气或二氧化碳。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，储热介质为导热油；
[0019]工作介质回路中，在最后一级透平和储气装置之间布置有喷射式制冷的蒸汽发生器，经过透平后的工作介质作为喷射式制冷的工作热源，提供喷射式制冷回路中制冷剂蒸发所需要的热量；
[0020]在工作介质回路中，在蒸汽发生器和储气装置之间布置有换热器，利用从蒸汽发生器流出工作介质的余热为用户供热，进一步提高能量的利用率并提高系统的供热量。
[0021]本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0022]1、本专利技术一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统，通过引入储热介质回路，将工作介质压缩过程中的压缩热加以储存，并用于将工作介质加热为气态、为吸收式制冷回路提供工作热源，喷射式制冷回路所需的工作热源为经过透平后的工作介质，系统在储能过程中只需提供要存储的电能，在释能过程中所需的热量完全由储热介质提供，无需额外的能量，系统运行条件简单。
[0023]2、本专利技术一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统，储能系统中同时耦合了吸收式制冷和喷射式制冷，可向用户提供冷量；除从第一级透平前换热器流出的储热介质直接流入储冷罐，其余各级透平前换热器流出的储热介质汇入同一管路并经过换热器向用户供热后再回到储冷罐；蒸汽发生器与储气装置之间布置有换热器，利用工作介质的余热向用户供热。本专利技术的储能系统可充分利用工作介质、储热介质的热量，能量利用率高，整体系统效率高，同时可满足用户供冷、供热、供电等多方面的需求，适用范围广。
[0024]3、本专利技术一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统，压缩机采用多级布置，透平采用多级同轴布置。在压缩机级后均布置有换热器，将工作介质的热量传递给储热介质，不仅降低了将工作介质压缩到相同压力所需要的功，在消耗相同电能的情况下能压缩更多的气体，同时相比单换热器而言，多换热器的模式换热效率更高；在透平级前均布置有换热器，除第一级透平前换热器用于将液态工作介质加热为气态，其余换热器起到再热的作用，
在提高透平效率的同时也提高了换热器的效率。压缩机多级布置，透平多级同轴布置与多级换热使工作介质回路与储热介质回路之间的热量交换量更大，系统储能和释能的效率高。
[0025]4、本专利技术一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统，系统包括工作介质回路、储热介质回路、吸收式制冷回路和喷射式制冷回路，各回路设备可根据实际需要进行灵活布置，系统对地理条件的需求小。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提出的一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统结构示意图。
[0027]附图标记说明：
[0028]1、储气装置；2、第一级压缩机；3、第二级压缩机；4、第三级压缩机；5、第一换热器；6、第二换热器；7、第三换热器；8、第一冷凝器；9、储液装置；10、第一级透平；11、第二级透平；12、第三级透平；13、第四换热器；14、第五换热器；15、第六换热器；16、蒸汽发生器；17、第七换热器；18、储热罐；19本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统，其特征在于，包括储气装置、压缩机、储液装置、透平、蒸发器、储热罐和储冷罐；储气装置中储存有气态工作介质，在储能过程中，工作介质从储气装置流出后，经由待储存的电能驱动的压缩机压缩成高温高压气体，后等压降温为液体并存储于储液装置；在释能过程中，液态工作介质从储液装置流出，等压升温成气态，在透平中膨胀做功，透平带动发电机发电，经过透平后工作介质重新回到储气装置，由此构成工作介质回路；储冷罐中储存有温度较低的储热介质，在储能过程中，储热介质从储冷罐出口流出，与压缩机出口的高温高压工作介质进行换热，吸收工作介质热量后转化为温度较高的储热介质并储存于储热罐；在释能过程中，储热介质从储热罐出口流出，与进入透平的工作介质进行换热，将热量传递给工作介质后转化为温度较低的储热介质并重新回到储冷罐，由此构成储热介质回路。2.根据权利要求1所述的一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统，其特征在于，压缩机采用多级布置，在压缩机级后均布置有换热器。3.根据权利要求1所述的一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统，其特征在于，透平采用多级同轴布置，在透平级前均布置有换热器，第一级换热器用于将液态工作介质蒸发成气态，其余换热器用于提高了透平进口工作介质温度，。4.根据权利要求1所述的一种利用压缩热的冷热电三联产储能系统，其特征在于，在储热介质回路中，从前几级透平前的换热器流出的储能介质直接进入储冷罐，从后几级透平前的换热器流出的储能介质进入同一管路并进入供热换热器...

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