本發(fā)明屬于儲(chǔ)能，特別涉及到一種水儲(chǔ)熱型多級(jí)制熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)前的儲(chǔ)能與發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，如何高效利用能源、減少能量損失一直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。傳統(tǒng)的換熱系統(tǒng)往往存在換熱效率低下、溫差損失大等問(wèn)題，導(dǎo)致在儲(chǔ)能與發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生了大量的能源浪費(fèi)。此外，壓縮機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量余熱，如果不能有效地回收利用，不僅會(huì)增加系統(tǒng)的能耗，還會(huì)對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響。

2、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種創(chuàng)新的技術(shù)方案，結(jié)合了多級(jí)換熱器設(shè)計(jì)與余熱回收技術(shù)。多級(jí)換熱器設(shè)計(jì)通過(guò)優(yōu)化換熱器的結(jié)構(gòu)布局，實(shí)現(xiàn)了小溫差下的高效換熱，顯著降低了儲(chǔ)能與發(fā)電過(guò)程中的能量損失。同時(shí)，本發(fā)明還巧妙地利用余熱回收技術(shù)，將壓縮機(jī)等設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高溫余熱回收并重新利用于發(fā)電系統(tǒng)的預(yù)熱，實(shí)現(xiàn)了能量的梯級(jí)利用，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的整體能效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種水儲(chǔ)熱型多級(jí)制熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)小溫差換熱，降低了導(dǎo)熱溫差，提升了儲(chǔ)熱溫差，同時(shí)降低水泵能耗。

2、具體描述如下：一種水儲(chǔ)熱型多級(jí)制熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括多級(jí)冷卻儲(chǔ)冷系統(tǒng)、多級(jí)加熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、液力發(fā)電機(jī)、工質(zhì)泵、循環(huán)工質(zhì)以及它們之間的連接管道；

3、所述多級(jí)冷卻儲(chǔ)冷系統(tǒng)包括高溫冷水儲(chǔ)罐、低溫冷水儲(chǔ)罐、第一冷水泵、多個(gè)低溫?fù)Q熱器、四個(gè)閥門(mén)、儲(chǔ)冷介質(zhì)以及他們之間的連接管道；多個(gè)低溫?fù)Q熱器的儲(chǔ)冷介質(zhì)通道相互串聯(lián)起來(lái)，然后連接在低溫冷水儲(chǔ)罐與第一冷水泵之間；所述第一冷水泵連接在低溫?fù)Q熱器與高溫冷水儲(chǔ)罐之間；所述第一冷水泵進(jìn)口/出口與高溫冷水儲(chǔ)罐之間安裝兩個(gè)閥門(mén)；所述第一冷水泵進(jìn)口/出口與低溫?fù)Q熱器之間安裝兩個(gè)閥門(mén)；

4、所述多級(jí)加熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)包括高溫?zé)崴畠?chǔ)罐、低溫?zé)崴畠?chǔ)罐、第一熱水泵、與多級(jí)冷卻儲(chǔ)冷系統(tǒng)中的多個(gè)低溫?fù)Q熱器一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)高溫?fù)Q熱器、四個(gè)閥門(mén)、儲(chǔ)熱介質(zhì)以及他們之間的連接管道；多個(gè)高溫?fù)Q熱器的儲(chǔ)熱介質(zhì)通道相互串聯(lián)起來(lái)，然后連接在高溫冷水儲(chǔ)罐與第一熱水泵之間；所述第一熱水泵連接在高溫?fù)Q熱器與低溫冷水儲(chǔ)罐之間；所述第一熱水泵進(jìn)口/出口與低溫冷水儲(chǔ)罐之間安裝兩個(gè)閥門(mén)；所述第一熱水泵進(jìn)口/出口與高溫?fù)Q熱器之間安裝兩個(gè)閥門(mén)；

5、所述每個(gè)一一對(duì)應(yīng)的多級(jí)冷卻儲(chǔ)冷系統(tǒng)的低溫?fù)Q熱器與多級(jí)加熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的高溫?fù)Q熱器之間均安裝有壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、液力發(fā)電機(jī)和工質(zhì)泵；所述壓縮機(jī)和膨脹機(jī)并聯(lián)在低溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道和高溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道之間；所述液力發(fā)電機(jī)和工質(zhì)泵并聯(lián)在低溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道與高溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道之間；這樣所述低溫?fù)Q熱器、壓縮機(jī)、高溫?fù)Q熱器以及液力發(fā)電機(jī)按照以上順序連接起來(lái)，組成一個(gè)壓縮機(jī)循環(huán)系統(tǒng)；所述高溫?fù)Q熱器、膨脹機(jī)、低溫?fù)Q熱器和工質(zhì)泵按照以上順序連接起來(lái)，組成一個(gè)膨脹發(fā)電系統(tǒng)。

6、進(jìn)一步地，所述壓縮機(jī)的循環(huán)工質(zhì)進(jìn)口/出口分別連接在低溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道/高溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道之間；所述膨脹機(jī)的循環(huán)工質(zhì)出口/進(jìn)口分別連接在低溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道/高溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道之間。

7、進(jìn)一步地，所述液力發(fā)電機(jī)的循環(huán)工質(zhì)進(jìn)口/出口分別連接在高溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道/低溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道之間；所述工質(zhì)泵的循環(huán)工質(zhì)進(jìn)口/出口分別連接在低溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道/高溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道之間。

8、進(jìn)一步地，所述高溫冷水儲(chǔ)罐和低溫冷水儲(chǔ)罐之間設(shè)有第二冷水泵，所述第二冷水泵的進(jìn)口/出口分別通過(guò)閥門(mén)與高溫冷水儲(chǔ)罐連通，所述第二冷水泵的出口/進(jìn)口分別通過(guò)閥門(mén)與低溫冷水儲(chǔ)罐連通；所述高溫?zé)崴畠?chǔ)罐和低溫?zé)崴畠?chǔ)罐之間設(shè)置有第二熱水泵；所述第二熱水泵的進(jìn)口/出口分別通過(guò)閥門(mén)與高溫?zé)崴畠?chǔ)罐連通，所述第二熱水泵的出口/進(jìn)口分別通過(guò)閥門(mén)與低溫?zé)崴畠?chǔ)罐連通。

9、進(jìn)一步地，所述壓縮機(jī)/膨脹機(jī)與高溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道之間還設(shè)有第一余熱回收換熱器。

10、進(jìn)一步地，所有所述第一余熱回收換熱器的另一介質(zhì)通道并聯(lián)在一起，與為其提供循環(huán)動(dòng)力的第一循環(huán)泵連通。

11、進(jìn)一步地，所述液力發(fā)電機(jī)/工質(zhì)泵與高溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道之間還設(shè)有第二余熱回收換熱器。

12、進(jìn)一步地，所有第二余熱回收換熱器的另一介質(zhì)通道并聯(lián)在一起，與提供循環(huán)動(dòng)力的第二循環(huán)泵連通。

13、進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)冷介質(zhì)為氯化鹽，如氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂或氯化銨的水溶液；所述儲(chǔ)熱介質(zhì)為水；所述循環(huán)工質(zhì)為氟利昂。

14、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）小溫差換熱減少損失：多級(jí)低溫?fù)Q熱器和高溫?fù)Q熱器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)小溫差高效換熱，降低導(dǎo)熱溫差，提升儲(chǔ)熱溫差，顯著降低儲(chǔ)能/發(fā)電過(guò)程中的能量損失；2）降低泵的損耗：通過(guò)在儲(chǔ)冷和儲(chǔ)熱中多級(jí)共用一個(gè)泵，顯著降低損耗，提高效率；3）余熱利用提升能效：回收壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)循環(huán)工質(zhì)的過(guò)熱熱量和降壓前的熱量來(lái)加熱膨脹機(jī)做功前和循環(huán)工質(zhì)加壓后的預(yù)熱，實(shí)現(xiàn)能量梯級(jí)利用，提升系統(tǒng)整體能效。

技術(shù)特征：

1.一種水儲(chǔ)熱型多級(jí)制熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，包括多級(jí)冷卻儲(chǔ)冷系統(tǒng)、多級(jí)加熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、液力發(fā)電機(jī)、工質(zhì)泵、循環(huán)工質(zhì)以及它們之間的連接管道；

2.?根據(jù)權(quán)利要求?1所述的一種水儲(chǔ)熱型多級(jí)制熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)的循環(huán)工質(zhì)進(jìn)口/出口分別連接在低溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道/高溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道之間；所述膨脹機(jī)的循環(huán)工質(zhì)出口/進(jìn)口分別連接在低溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道/高溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道之間。

3.?根據(jù)權(quán)利要求?1所述的一種水儲(chǔ)熱型多級(jí)制熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述液力發(fā)電機(jī)的循環(huán)工質(zhì)進(jìn)口/出口分別連接在高溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道/低溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道之間；所述工質(zhì)泵的循環(huán)工質(zhì)進(jìn)口/出口分別連接在低溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道/高溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水儲(chǔ)熱型多級(jí)制熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述高溫冷水儲(chǔ)罐和低溫冷水儲(chǔ)罐之間設(shè)有第二冷水泵，所述第二冷水泵的進(jìn)口/出口分別通過(guò)閥門(mén)與高溫冷水儲(chǔ)罐連通，所述第二冷水泵的出口/進(jìn)口分別通過(guò)閥門(mén)與低溫冷水儲(chǔ)罐連通；所述高溫?zé)崴畠?chǔ)罐和低溫?zé)崴畠?chǔ)罐之間設(shè)置有第二熱水泵；所述第二熱水泵的進(jìn)口/出口分別通過(guò)閥門(mén)與高溫?zé)崴畠?chǔ)罐連通，所述第二熱水泵的出口/進(jìn)口分別通過(guò)閥門(mén)與低溫?zé)崴畠?chǔ)罐連通。

5.?根據(jù)權(quán)利要求?1所述的一種水儲(chǔ)熱型多級(jí)制熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)/膨脹機(jī)與高溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道之間還設(shè)有第一余熱回收換熱器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種水儲(chǔ)熱型多級(jí)制熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所有所述第一余熱回收換熱器的另一介質(zhì)通道并聯(lián)在一起，與為其提供循環(huán)動(dòng)力的第一循環(huán)泵連通。

7.?根據(jù)權(quán)利要求?1所述的一種水儲(chǔ)熱型多級(jí)制熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述液力發(fā)電機(jī)/工質(zhì)泵與高溫?fù)Q熱器的循環(huán)工質(zhì)通道之間還設(shè)有第二余熱回收換熱器。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種水儲(chǔ)熱型多級(jí)制熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所有第二余熱回收換熱器的另一介質(zhì)通道并聯(lián)在一起，與提供循環(huán)動(dòng)力的第二循環(huán)泵連通。

9.?根據(jù)權(quán)利要求?1所述的一種水儲(chǔ)熱型多級(jí)制熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)冷介質(zhì)為氯化鹽，如氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂或氯化銨的水溶液；所述儲(chǔ)熱介質(zhì)為水；所述循環(huán)工質(zhì)為氟利昂。

技術(shù)總結(jié)
一種水儲(chǔ)熱型多級(jí)制熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括多級(jí)冷卻儲(chǔ)冷系統(tǒng)、多級(jí)加熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、液力發(fā)電機(jī)、工質(zhì)泵、循環(huán)工質(zhì)以及它們之間的連接管道。構(gòu)建壓縮機(jī)與膨脹發(fā)電兩大循環(huán)，前者從低溫?fù)Q熱器吸收熱量，經(jīng)壓縮機(jī)升壓后釋放至高溫?fù)Q熱器，驅(qū)動(dòng)液力發(fā)電機(jī)發(fā)電；后者則反向運(yùn)作，利用高溫?fù)Q熱器熱量膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了熱能的梯級(jí)利用與高效轉(zhuǎn)換，提升了整體儲(chǔ)能與發(fā)電效率。

技術(shù)研發(fā)人員：祝長(zhǎng)宇,丁式平,祝帝文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京中熱能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21