【技术实现步骤摘要】
本技术属于储能，具体涉及一种热能和压力势能联合储能热电联供系统。
技术介绍
1、为实现碳达峰和碳中和的目标，需要大力发展风能、太阳能等可再生能源发电，但可再生能源具有不稳定和间歇性的特点，必须配以储能才能形成稳定的能源供应。然而，现有的各种储能技术都存在各种弊端。如：电化学储能技术存在安全性问题，受资源条件限制，所用原材料需要消耗自然资源，具有不可再生性，不能无限制可持续发展，还会给环境造成负担。
2、抽水蓄能技术需要特殊的地理条件建造水库及水坝，选址困难，同时建设周期长、投资大。
3、现有技术公开的的压缩空气储能和压缩二氧化碳储能技术热损失大，能源转化效率低，储能方式所用工质需要人工合成，会给环境带来各种问题和负担。
4、鉴于上述因素，特别设计一种热能和压力势能联合储能热电联供系统，利用热泵直接将低温储热材料中的热能转移到高温储热材料中储存，可以对外供热，可实现热电联供。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种热能和压力势能联合储能热电联供系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、本技术的目的是通过下述技术方案予以实现：一种热能和压力势能联合储能热电联供系统，包括膨胀机，所述膨胀机入口通过阀门与高压二氧化碳储存换热器相连，高压二氧化碳储存换热器出口通过阀门与低压二氧化碳储存换热器相连，高压二氧化碳储存换热器入口通过阀门与二氧化碳压缩机相连，出口通过阀门与膨胀机相连，低压二氧化碳储存换热器入口通过阀门与膨胀机相连，出口通过阀门与
3、低温储热罐，低温储热罐内部充满低温储热材料，低温储热罐内设置低压二氧化碳储存换热器、热泵蒸发器，并且与低温储热材料进行热交换；
4、高温储热罐，高温储热罐内部充满高温储热材料，高温储热罐内设置高压二氧化碳储存换热器、热泵储能热交换器、高温供热热交换器，并且与高温储热材料进行热交换；
5、低温储热材料，填充于低温储热罐内，储存低温热能，与低压二氧化碳储存换热器、热泵蒸发器进行热交换，高温储热材料，填充于低温储热罐内，储存高温热能，与高压二氧化碳储存换热器、热泵储能热交换器、高温供热热交换器进行热交换。
6、进一步地，所述热泵蒸发器入口分别与冷却器和膨胀阀相连，其出口分别与热泵压缩机、热泵供热热交换器相连，热泵工质与低温储热材料进行换热。
7、进一步地，所述热泵储能热交换器入口分别与热泵压缩机、工质泵和冷却器相连，其出口通过与热泵膨胀阀相连，热泵工质与高温储热材料进行换热。
8、进一步地，所述热泵膨胀阀入口分别与热泵储能热交换器、热泵供热热交换器相连，其出口与热泵蒸发器和冷却器相连。
9、进一步地，所述热泵压缩机入口与热泵蒸发器和冷却器相连，其出口与热泵储能热交换器、热泵供热热交换器相连。
10、进一步地，工质泵入口与热泵蒸发器相连，其出口与冷却器相连，促使热泵工质在热泵蒸发器和冷却器之间进行循环；
11、冷却器入口分别与热泵蒸发器和膨胀阀相连，其出口与热泵蒸发器和热泵压缩机相连，热泵工质可以通过其与系统外的冷热源进行换热。
12、进一步地，所述低温储热材料包括水、冰水混合物、含有防冻剂的水溶液或相变储热材料；
13、高温储热材料包括高温高压的水、水溶液、盐类或相变储热材料。
14、进一步地，热泵蒸发器中工质吸收低温储热材料中的低温热能，蒸发后经热泵压缩机压缩后进入热泵储能热交换器，将热量传递给高温储热材料并储存下来。
15、进一步地，所述热泵系统在运行中，以热泵蒸发器作为蒸发器，从低温储热材料中获得低温热源或以上述冷却器作为蒸发器，从系统外热源中获得低温热源。
16、一种实现热能和压力势能联合储能热电联供系统的方法，包含主储能过程、发电过程、辅储能过程、排热过程和供热过程；
17、所述主储能过程为绝热压缩过程：低压二氧化碳储存换热器中的低温低压的二氧化碳经压缩机压缩为高温高压的超临界状态，储存在高压二氧化碳储存换热器中，同时低压二氧化碳储存换热器中的二氧化碳从置于低温储热罐中的低温储热材料中吸热；另一方面，压缩后的二氧化碳进入高压二氧化碳储存换热器后放出部分热量，这部分热量存储于置于高温储热罐中的高温储热材料中，此过程中将驱动压缩机的电能储存为超临界二氧化碳的压力势能和高温储热材料的热能；
18、所述发电过程为绝热膨胀过程：高压二氧化碳储存换热器中的超临界二氧化碳推动膨胀机做功后进入低压二氧化碳储存换热器中，同时高压二氧化碳储存换热器中的二氧化碳从高温储热材料中吸热，高温储热材料中的热能传递给高压二氧化碳储存换热器中的二氧化碳转化为压力势能；另一方面，膨胀后的二氧化碳进入低压二氧化碳储存换热器后冷凝放热，与低温热储罐中的低温储热材料进行换热，热能存储于低温热储罐中的低温储热材料中，此过程将二氧化碳的压力势能和高温储热材料中的热能转化为驱动膨胀机的机械能，进而转化为电能；
19、所述辅储能过程为卡诺循环过程：发电结束时，高温储热材料温度降低，储能初期，在其温度还没有升高到一定程度之前，用热泵将低温储热材料中的热量转移到高温储热材料中，将驱动热泵压缩机的电能和低温储热材料中的部分热能以高温热能的形式存储于高温储热材料之中；
20、所述排热过程为热交换过程：上述系统中排热时，热泵工质在热泵蒸发器中吸收低温储热材料中的热量，再由工质泵送入冷却器冷却，多余热量由系统外冷源带走；
21、所述供热过程为热交换过程：供热回水经热泵供热热交换器即热泵的另一个冷凝器加热，所获得的热能来源于热泵系统。
22、与现有技术相比，本技术的有益效果：
23、本技术热泵系统在运行中，可以以热泵蒸发器作为蒸发器，从低温储热材料中获得低温热源，也可以以上述冷却器作为蒸发器，从系统外热源中获得低温热源。如果供热回水经热泵系统加热后能达到所需温度则直接供热，如果不能达到所需温度再进入高温供热热交换器加热，从高温储热材料中获取热量并升高温度后再去供热。
24、本技术储能时将低温低压二氧化碳压缩成高温高压的超临界状态储存起来，同时将压缩释放出来的部分热能储存在高温储热材料中。发电时利用超临界二氧化碳的压力势能推动膨胀机做功发电，膨胀后的二氧化碳进入低压储存换热器中冷凝，释放出来的热能储存于低温储热材料中。二氧化碳膨胀时会吸收高温储热材料中的热能，使热能转化为压力势能进而转化为机械能和电能。储能过程初期，还可以利用热泵直接将低温储热材料中的热能转移到高温储热材料中储存，系统还可以对外供热，可实现热电联供。
25、本技术利用跨临界二氧化碳循环实现热能和压力势能联合储能以及热电联供的系统和方法，不仅能提高能源转化效率，而且所用工质均为自然工质，不需要人工合成，实现环境本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热能和压力势能联合储能热电联供系统，其特征在于：包括膨胀机，所述膨胀机入口通过阀门与高压二氧化碳储存换热器相连，高压二氧化碳储存换热器出口通过阀门与低压二氧化碳储存换热器相连，高压二氧化碳储存换热器入口通过阀门与二氧化碳压缩机相连，出口通过阀门与膨胀机相连，低压二氧化碳储存换热器入口通过阀门与膨胀机相连，出口通过阀门与二氧化碳压缩机相连，二氧化碳压缩机入口通过阀门与低压二氧化碳储存换热器相连，出口通过阀门与高压二氧化碳储存换热器相连；
2.根据权利要求1所述的热能和压力势能联合储能热电联供系统，其特征在于，所述热泵蒸发器入口分别与冷却器和膨胀阀相连，其出口分别与热泵压缩机、热泵供热热交换器相连，热泵工质与低温储热材料进行换热。
3.根据权利要求2所述的热能和压力势能联合储能热电联供系统，其特征在于，所述热泵储能热交换器入口分别与热泵压缩机、工质泵和冷却器相连，其出口通过与热泵膨胀阀相连，热泵工质与高温储热材料进行换热。
4.根据权利要求3所述的热能和压力势能联合储能热电联供系统，其特征在于，所述热泵膨胀阀入口分别与热泵储能热交换器、热泵
5.根据权利要求4所述的热能和压力势能联合储能热电联供系统，其特征在于，所述热泵压缩机入口与热泵蒸发器和冷却器相连，其出口与热泵储能热交换器、热泵供热热交换器相连。
6.根据权利要求5所述的热能和压力势能联合储能热电联供系统，其特征在于，工质泵入口与热泵蒸发器相连，其出口与冷却器相连，促使热泵工质在热泵蒸发器和冷却器之间进行循环；
7.根据权利要求6所述的热能和压力势能联合储能热电联供系统，其特征在于，热泵蒸发器中工质吸收低温储热材料中的低温热能，蒸发后经热泵压缩机压缩后进入热泵储能热交换器，将热量传递给高温储热材料并储存下来。
8.根据权利要求7所述的热能和压力势能联合储能热电联供系统，其特征在于，所述热泵系统在运行中，以热泵蒸发器作为蒸发器，从低温储热材料中获得低温热源或以上述冷却器作为蒸发器，从系统外热源中获得低温热源。
...【技术特征摘要】
1.一种热能和压力势能联合储能热电联供系统，其特征在于：包括膨胀机，所述膨胀机入口通过阀门与高压二氧化碳储存换热器相连，高压二氧化碳储存换热器出口通过阀门与低压二氧化碳储存换热器相连，高压二氧化碳储存换热器入口通过阀门与二氧化碳压缩机相连，出口通过阀门与膨胀机相连，低压二氧化碳储存换热器入口通过阀门与膨胀机相连，出口通过阀门与二氧化碳压缩机相连，二氧化碳压缩机入口通过阀门与低压二氧化碳储存换热器相连，出口通过阀门与高压二氧化碳储存换热器相连；
2.根据权利要求1所述的热能和压力势能联合储能热电联供系统，其特征在于，所述热泵蒸发器入口分别与冷却器和膨胀阀相连，其出口分别与热泵压缩机、热泵供热热交换器相连，热泵工质与低温储热材料进行换热。
3.根据权利要求2所述的热能和压力势能联合储能热电联供系统，其特征在于，所述热泵储能热交换器入口分别与热泵压缩机、工质泵和冷却器相连，其出口通过与热泵膨胀阀相连，热泵工质与高温储热材料进行换热。
4.根据权利要求3所述的热能和压力势能联...
【专利技术属性】
技术研发人员：张军，雷艳杰，刘贵春，
申请(专利权)人：北京华誉能源技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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