【技術實現步驟摘要】
本技術屬于儲能，具體涉及一種熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統。
技術介紹
1、為實現碳達峰和碳中和的目標，需要大力發展風能、太陽能等可再生能源發電，但可再生能源具有不穩定和間歇性的特點，必須配以儲能才能形成穩定的能源供應。然而，現有的各種儲能技術都存在各種弊端。如：電化學儲能技術存在安全性問題，受資源條件限制，所用原材料需要消耗自然資源，具有不可再生性，不能無限制可持續發展，還會給環境造成負擔。
2、抽水蓄能技術需要特殊的地理條件建造水庫及水壩，選址困難，同時建設周期長、投資大。
3、現有技術公開的的壓縮空氣儲能和壓縮二氧化碳儲能技術熱損失大，能源轉化效率低，儲能方式所用工質需要人工合成，會給環境帶來各種問題和負擔。
4、鑒于上述因素，特別設計一種熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統，利用熱泵直接將低溫儲熱材料中的熱能轉移到高溫儲熱材料中儲存，可以對外供熱，可實現熱電聯供。
技術實現思路
1、本技術的目的在于提供一種熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、本技術的目的是通過下述技術方案予以實現：一種熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統，包括膨脹機，所述膨脹機入口通過閥門與高壓二氧化碳儲存換熱器相連，高壓二氧化碳儲存換熱器出口通過閥門與低壓二氧化碳儲存換熱器相連，高壓二氧化碳儲存換熱器入口通過閥門與二氧化碳壓縮機相連，出口通過閥門與膨脹機相連，低壓二氧化碳儲存換熱器入口通過閥門與膨脹機相連，出口通過閥門與
3、低溫儲熱罐，低溫儲熱罐內部充滿低溫儲熱材料，低溫儲熱罐內設置低壓二氧化碳儲存換熱器、熱泵蒸發器，并且與低溫儲熱材料進行熱交換；
4、高溫儲熱罐，高溫儲熱罐內部充滿高溫儲熱材料，高溫儲熱罐內設置高壓二氧化碳儲存換熱器、熱泵儲能熱交換器、高溫供熱熱交換器，并且與高溫儲熱材料進行熱交換；
5、低溫儲熱材料，填充于低溫儲熱罐內，儲存低溫熱能，與低壓二氧化碳儲存換熱器、熱泵蒸發器進行熱交換，高溫儲熱材料，填充于低溫儲熱罐內，儲存高溫熱能，與高壓二氧化碳儲存換熱器、熱泵儲能熱交換器、高溫供熱熱交換器進行熱交換。
6、進一步地，所述熱泵蒸發器入口分別與冷卻器和膨脹閥相連，其出口分別與熱泵壓縮機、熱泵供熱熱交換器相連，熱泵工質與低溫儲熱材料進行換熱。
7、進一步地，所述熱泵儲能熱交換器入口分別與熱泵壓縮機、工質泵和冷卻器相連，其出口通過與熱泵膨脹閥相連，熱泵工質與高溫儲熱材料進行換熱。
8、進一步地，所述熱泵膨脹閥入口分別與熱泵儲能熱交換器、熱泵供熱熱交換器相連，其出口與熱泵蒸發器和冷卻器相連。
9、進一步地，所述熱泵壓縮機入口與熱泵蒸發器和冷卻器相連，其出口與熱泵儲能熱交換器、熱泵供熱熱交換器相連。
10、進一步地，工質泵入口與熱泵蒸發器相連，其出口與冷卻器相連，促使熱泵工質在熱泵蒸發器和冷卻器之間進行循環；
11、冷卻器入口分別與熱泵蒸發器和膨脹閥相連，其出口與熱泵蒸發器和熱泵壓縮機相連，熱泵工質可以通過其與系統外的冷熱源進行換熱。
12、進一步地，所述低溫儲熱材料包括水、冰水混合物、含有防凍劑的水溶液或相變儲熱材料；
13、高溫儲熱材料包括高溫高壓的水、水溶液、鹽類或相變儲熱材料。
14、進一步地，熱泵蒸發器中工質吸收低溫儲熱材料中的低溫熱能，蒸發后經熱泵壓縮機壓縮后進入熱泵儲能熱交換器，將熱量傳遞給高溫儲熱材料并儲存下來。
15、進一步地，所述熱泵系統在運行中，以熱泵蒸發器作為蒸發器，從低溫儲熱材料中獲得低溫熱源或以上述冷卻器作為蒸發器，從系統外熱源中獲得低溫熱源。
16、一種實現熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統的方法，包含主儲能過程、發電過程、輔儲能過程、排熱過程和供熱過程；
17、所述主儲能過程為絕熱壓縮過程：低壓二氧化碳儲存換熱器中的低溫低壓的二氧化碳經壓縮機壓縮為高溫高壓的超臨界狀態，儲存在高壓二氧化碳儲存換熱器中，同時低壓二氧化碳儲存換熱器中的二氧化碳從置于低溫儲熱罐中的低溫儲熱材料中吸熱；另一方面，壓縮后的二氧化碳進入高壓二氧化碳儲存換熱器后放出部分熱量，這部分熱量存儲于置于高溫儲熱罐中的高溫儲熱材料中，此過程中將驅動壓縮機的電能儲存為超臨界二氧化碳的壓力勢能和高溫儲熱材料的熱能；
18、所述發電過程為絕熱膨脹過程：高壓二氧化碳儲存換熱器中的超臨界二氧化碳推動膨脹機做功后進入低壓二氧化碳儲存換熱器中，同時高壓二氧化碳儲存換熱器中的二氧化碳從高溫儲熱材料中吸熱，高溫儲熱材料中的熱能傳遞給高壓二氧化碳儲存換熱器中的二氧化碳轉化為壓力勢能；另一方面，膨脹后的二氧化碳進入低壓二氧化碳儲存換熱器后冷凝放熱，與低溫熱儲罐中的低溫儲熱材料進行換熱，熱能存儲于低溫熱儲罐中的低溫儲熱材料中，此過程將二氧化碳的壓力勢能和高溫儲熱材料中的熱能轉化為驅動膨脹機的機械能，進而轉化為電能；
19、所述輔儲能過程為卡諾循環過程：發電結束時，高溫儲熱材料溫度降低，儲能初期，在其溫度還沒有升高到一定程度之前，用熱泵將低溫儲熱材料中的熱量轉移到高溫儲熱材料中，將驅動熱泵壓縮機的電能和低溫儲熱材料中的部分熱能以高溫熱能的形式存儲于高溫儲熱材料之中；
20、所述排熱過程為熱交換過程：上述系統中排熱時，熱泵工質在熱泵蒸發器中吸收低溫儲熱材料中的熱量，再由工質泵送入冷卻器冷卻，多余熱量由系統外冷源帶走；
21、所述供熱過程為熱交換過程：供熱回水經熱泵供熱熱交換器即熱泵的另一個冷凝器加熱，所獲得的熱能來源于熱泵系統。
22、與現有技術相比，本技術的有益效果：
23、本技術熱泵系統在運行中，可以以熱泵蒸發器作為蒸發器，從低溫儲熱材料中獲得低溫熱源，也可以以上述冷卻器作為蒸發器，從系統外熱源中獲得低溫熱源。如果供熱回水經熱泵系統加熱后能達到所需溫度則直接供熱，如果不能達到所需溫度再進入高溫供熱熱交換器加熱，從高溫儲熱材料中獲取熱量并升高溫度后再去供熱。
24、本技術儲能時將低溫低壓二氧化碳壓縮成高溫高壓的超臨界狀態儲存起來，同時將壓縮釋放出來的部分熱能儲存在高溫儲熱材料中。發電時利用超臨界二氧化碳的壓力勢能推動膨脹機做功發電，膨脹后的二氧化碳進入低壓儲存換熱器中冷凝，釋放出來的熱能儲存于低溫儲熱材料中。二氧化碳膨脹時會吸收高溫儲熱材料中的熱能，使熱能轉化為壓力勢能進而轉化為機械能和電能。儲能過程初期，還可以利用熱泵直接將低溫儲熱材料中的熱能轉移到高溫儲熱材料中儲存，系統還可以對外供熱，可實現熱電聯供。
25、本技術利用跨臨界二氧化碳循環實現熱能和壓力勢能聯合儲能以及熱電聯供的系統和方法，不僅能提高能源轉化效率，而且所用工質均為自然工質，不需要人工合成，實現環境本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統，其特征在于：包括膨脹機，所述膨脹機入口通過閥門與高壓二氧化碳儲存換熱器相連，高壓二氧化碳儲存換熱器出口通過閥門與低壓二氧化碳儲存換熱器相連，高壓二氧化碳儲存換熱器入口通過閥門與二氧化碳壓縮機相連，出口通過閥門與膨脹機相連，低壓二氧化碳儲存換熱器入口通過閥門與膨脹機相連，出口通過閥門與二氧化碳壓縮機相連，二氧化碳壓縮機入口通過閥門與低壓二氧化碳儲存換熱器相連，出口通過閥門與高壓二氧化碳儲存換熱器相連；
2.根據權利要求1所述的熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統，其特征在于，所述熱泵蒸發器入口分別與冷卻器和膨脹閥相連，其出口分別與熱泵壓縮機、熱泵供熱熱交換器相連，熱泵工質與低溫儲熱材料進行換熱。
3.根據權利要求2所述的熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統，其特征在于，所述熱泵儲能熱交換器入口分別與熱泵壓縮機、工質泵和冷卻器相連，其出口通過與熱泵膨脹閥相連，熱泵工質與高溫儲熱材料進行換熱。
4.根據權利要求3所述的熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統，其特征在于，所述熱泵膨脹閥入口分別與熱泵儲能熱交換器、熱泵
5.根據權利要求4所述的熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統，其特征在于，所述熱泵壓縮機入口與熱泵蒸發器和冷卻器相連，其出口與熱泵儲能熱交換器、熱泵供熱熱交換器相連。
6.根據權利要求5所述的熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統，其特征在于，工質泵入口與熱泵蒸發器相連，其出口與冷卻器相連，促使熱泵工質在熱泵蒸發器和冷卻器之間進行循環；
7.根據權利要求6所述的熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統，其特征在于，熱泵蒸發器中工質吸收低溫儲熱材料中的低溫熱能，蒸發后經熱泵壓縮機壓縮后進入熱泵儲能熱交換器，將熱量傳遞給高溫儲熱材料并儲存下來。
8.根據權利要求7所述的熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統，其特征在于，所述熱泵系統在運行中，以熱泵蒸發器作為蒸發器，從低溫儲熱材料中獲得低溫熱源或以上述冷卻器作為蒸發器，從系統外熱源中獲得低溫熱源。
...【技術特征摘要】
1.一種熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統，其特征在于：包括膨脹機，所述膨脹機入口通過閥門與高壓二氧化碳儲存換熱器相連，高壓二氧化碳儲存換熱器出口通過閥門與低壓二氧化碳儲存換熱器相連，高壓二氧化碳儲存換熱器入口通過閥門與二氧化碳壓縮機相連，出口通過閥門與膨脹機相連，低壓二氧化碳儲存換熱器入口通過閥門與膨脹機相連，出口通過閥門與二氧化碳壓縮機相連，二氧化碳壓縮機入口通過閥門與低壓二氧化碳儲存換熱器相連，出口通過閥門與高壓二氧化碳儲存換熱器相連；
2.根據權利要求1所述的熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統，其特征在于，所述熱泵蒸發器入口分別與冷卻器和膨脹閥相連，其出口分別與熱泵壓縮機、熱泵供熱熱交換器相連，熱泵工質與低溫儲熱材料進行換熱。
3.根據權利要求2所述的熱能和壓力勢能聯合儲能熱電聯供系統，其特征在于，所述熱泵儲能熱交換器入口分別與熱泵壓縮機、工質泵和冷卻器相連，其出口通過與熱泵膨脹閥相連，熱泵工質與高溫儲熱材料進行換熱。
4.根據權利要求3所述的熱能和壓力勢能聯...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張軍，雷艷杰，劉貴春，
申請(專利權)人：北京華譽能源技術股份有限公司，
類型：新型
國別省市：
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