耦合锅炉的热泵储电系统的制作方法

本发明涉及储电，具体地，涉及一种耦合锅炉的热泵储电系统。

背景技术：

1、储电技术是解决可再生能源的不稳定性与间歇性的关键技术之一,同时也是常规电力系统削峰填谷、提高区域能源系统效率和安全性的关键技术之一,近年来受到国内外学术界和工业界的日益重视。目前已有的、较为成熟的储电技术中，只有压缩空气储能和抽水蓄能被认为更加适合大规模储能，然而这两种储电技术由于受到地理位置的限制难以大范围的应用，因此需要寻求一种受地理位置限制程度较小的大规模储电方式。大量研究表明，热泵储能比抽水蓄能和压缩空气储能具有更高的能量密度，其单位容量成本也更低，而且其应用基本上不受地理条件限制。

2、热泵储电技术是依据动力循环和热能储存发展的储电技术。在储能过程中，基于逆向动力循环消耗电能驱动电动机，将低于环境温度的部分热能转变为高温状态并存储，从而同时获得相对环境的低温冷能和高温热能，在释能过程中，基于正向动力循环将存储的低温冷能和高温热能转化为机械能，驱动发电机发电。在相关技术中，热泵储电系统在放电过程中会产生余热损失，进而导致系统的能源利用率较低。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的实施例提出一种耦合锅炉的热泵储电系统，该耦合锅炉的热泵储电系统可以对放电过程中的余热进行回收，有利于提高系统的能源利用率。

3、本发明的实施例的耦合锅炉的热泵储电系统包括：电动机、发电机、高温压缩机、储热装置、储冷装置、低温膨胀机、发电机、低温压缩机、高温膨胀机、锅炉、中间换热器和锅炉换热器；在储电回路中，所述电动机的输出端与所述高温压缩机和所述低温膨胀机传动连接，所述高温压缩机的出口与所述储热装置的进口连通，所述储电回路中的循环工质与所述储热装置的热媒换热，以使所述储热装置存储热能，所述储热装置的出口与所述低温膨胀机的进口连通，所述低温膨胀机的出口与所述储冷装置的进口连通，所述循环工质与所述储冷装置的冷媒换热，以使所述储冷装置存储冷能，所述储冷装置的出口与所述高温压缩机的进口连通；在发电回路中，所述低温压缩机的出口与所述储热装置的进口连通，所述循环工质与所述储热装置的热媒换热，所述储热装置的出口与所述高温膨胀机的进口连通，所述高温膨胀机与所述发电机相连，以驱动所述发电机发电，所述高温膨胀机的出口与所述中间换热器的第一侧的进口连通，所述中间换热器的第一侧的出口与所述储冷装置的进口连通，所述循环工质与所述储冷装置的冷媒换热，以使所述储冷装置释放冷能，所述储冷装置的出口与所述低温压缩机的进口连通，所述锅炉与所述锅炉换热器的第一侧的连接，所述锅炉换热器的第二侧的出口与用户端的进口连通，所述用户端的出口与所述中间换热器的第二侧的进口连通，所述中间换热器的第二侧的出口与所述锅炉换热器的第二侧的进口连通。

4、根据本发明的实施例的耦合锅炉的热泵储电系统，在储电回路中，可以通过储热装置和储冷装置将电能以热能和冷能的形式储存起来，在放电回路中，可以将储热装置和储冷装置的热能和冷能释放出来以产生电能。由于相关技术中的放电过程中产生的不可逆损失会导致能源的浪费，会降低储能系统的往返效率，因此本发明的实施例的热泵储电系统与锅炉相结合，用热泵储能放电过程中产生的余热通过中间换热器进行回收，以加热用户回水，不足的热量由锅炉进一步补充为用户供热。因此，本发明的实施例的耦合锅炉的热泵储电系统可以对放电过程中的余热进行回收，有利于提高系统的能源利用率。

5、在一些实施例中，所述耦合锅炉的热泵储电系统还包括若干第一回热器，在所述储电回路中，所述储热装置的出口与若干所述第一回热器的第一侧的进口连通，若干所述第一回热器的第一侧的出口与所述低温膨胀机的进口连通，所述储冷装置的出口与若干所述第一回热器的第二侧的进口连通，若干所述第一回热器的第二侧的出口与所述高温压缩机的进口连通。

6、在一些实施例中，若干所述第一回热器至少为两个，且两个所述第一回热器的第一侧相互串联，两个所述第一回热器的第二侧相互串联。

7、在一些实施例中，所述耦合锅炉的热泵储电系统还包括若干第二回热器，在所述发电回路中，所述低温压缩机的出口与所述第二回热器的第一侧的进口连通，所述第二回热器的第一侧的出口与所述储热装置的进口连通；所述高温膨胀机的出口与所述第二回热器的第二侧的进口连通，所述第二回热器的第二侧的出口与所述中间换热器的第一侧的进口连通。

8、在一些实施例中，所述第二回热器的数量小于所述第一回热器的数量。

9、在一些实施例中，所述储热装置包括低温热媒储罐、高温热媒储罐和高温换热器，所述低温热媒储罐通过所述高温换热器的第一侧与所述高温热媒储罐连通，所述储冷装置包括高温冷媒储罐、低温冷媒储罐和低温换热器，所述高温冷媒储罐通过所述低温换热器的第一侧与所述低温冷媒储罐连通；在所述储电回路中，所述高温压缩机的出口与所述高温换热器的第二侧的进口连通，所述高温换热器的第二侧的出口与所述第一回热器的第一侧的进口连通，所述低温膨胀机的出口与所述低温换热器的第二侧的进口连通，所述低温换热器的第二侧的出口与所述第一回热器的第二侧的进口连通；在所述发电回路中，所述第二回热器的第一侧的出口与所述高温换热器的第二侧的进口连通，所述高温换热器的第二侧的出口与所述高温膨胀机连通，所述中间换热器的第一侧的出口与所述低温换热器的第二侧的进口连通，所述低温换热器的第二侧的出口与所述低温压缩机的进口连通。

10、在一些实施例中，所述中间换热器、所述锅炉换热器、所述第一回热器、所述第二回热器、所述高温换热器和所述低温换热器均为间壁式结构。

11、在一些实施例中，所述储电回路和所述发电回路中的循环工质为空气、氩气、氦气和二氧化碳中的至少一种；所述储热装置内的热媒为硝酸钾、硝酸钙、硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸锂、矿物油、导热油、液态熔盐中的至少一种；所述储冷装置内的冷媒为甲醇、乙醇、乙二醇、氯化钙溶液和冰浆中的至少一种。

技术特征：

1.一种耦合锅炉的热泵储电系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的耦合锅炉的热泵储电系统，其特征在于，还包括若干第一回热器(11)，在所述储电回路中，所述储热装置的出口与若干所述第一回热器(11)的第一侧的进口连通，若干所述第一回热器(11)的第一侧的出口与所述低温膨胀机(4)的进口连通，所述储冷装置的出口与若干所述第一回热器(11)的第二侧的进口连通，若干所述第一回热器(11)的第二侧的出口与所述高温压缩机(3)的进口连通。

3.根据权利要求2所述的耦合锅炉的热泵储电系统，其特征在于，若干所述第一回热器(11)至少为两个，且两个所述第一回热器(11)的第一侧相互串联，两个所述第一回热器(11)的第二侧相互串联。

4.根据权利要求3所述的耦合锅炉的热泵储电系统，其特征在于，还包括若干第二回热器(12)，在所述发电回路中，所述低温压缩机(6)的出口与所述第二回热器(12)的第一侧的进口连通，所述第二回热器(12)的第一侧的出口与所述储热装置的进口连通；所述高温膨胀机(7)的出口与所述第二回热器(12)的第二侧的进口连通，所述第二回热器(12)的第二侧的出口与所述中间换热器(9)的第一侧的进口连通。

5.根据权利要求4所述的耦合锅炉的热泵储电系统，其特征在于，所述第二回热器(12)的数量小于所述第一回热器(11)的数量。

6.根据权利要求4所述的耦合锅炉的热泵储电系统，其特征在于，所述储热装置包括低温热媒储罐(13)、高温热媒储罐(14)和高温换热器(15)，所述低温热媒储罐(13)通过所述高温换热器(15)的第一侧与所述高温热媒储罐(14)连通，所述储冷装置包括高温冷媒储罐(16)、低温冷媒储罐(17)和低温换热器(18)，所述高温冷媒储罐(16)通过所述低温换热器(18)的第一侧与所述低温冷媒储罐(17)连通；

7.根据权利要求4所述的耦合锅炉的热泵储电系统，其特征在于，所述中间换热器(9)、所述锅炉换热器(10)、所述第一回热器(11)、所述第二回热器(12)、所述高温换热器(15)和所述低温换热器(18)均为间壁式结构。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的耦合锅炉的热泵储电系统，其特征在于，所述储电回路和所述发电回路中的循环工质为空气、氩气、氦气和二氧化碳中的至少一种；

技术总结本发明涉及一种耦合锅炉的热泵储电系统，所述耦合锅炉的热泵储电系统在储电回路中，可以通过储热装置和储冷装置将电能以热能和冷能的形式进行储存，在放电回路中，可以将储热装置和储冷装置的热能和冷能进行释放，以产生电能。由于相关技术中的放电过程中产生的不可逆损失会导致能源的浪费，会降低储能系统的往返效率，因此本发明的实施例的热泵储电系统与锅炉相结合，用热泵储能放电过程中产生的余热通过中间换热器进行回收，以加热用户回水，不足的热量由锅炉进一步补充为用户供热。因此本发明的实施例的耦合锅炉的热泵储电系统可以对放电过程中的余热进行回收，有利于提高系统的能源利用率。技术研发人员：贾纯超,吴智泉,陈克锐,马帆帆,韩雨辰,曾强,麦欣,王鹏,郭浩楠,赵钊,王际辉,郑嘉,何勇健,沈峰,姜晓霞,白宁,李海朋受保护的技术使用者：国家电投集团科学技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30