CN102122825B

CN102122825B - 温差蓄能网电调峰系统

Info

Publication number: CN102122825B
Application number: CN 201110023266
Authority: CN
Inventors: 顾为东; 颜卓勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Qingdao Fengsheng Seawater Desalination Research Institute Co ltd
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2031-01-20
Also published as: CN102122825A

Abstract

本发明涉及一种温差蓄能网电调峰系统，属于供电技术领域。该系统包括热泵、热水泵、冷水泵、热水箱、冷水箱和温差发电机，温差发电机含有分别与热水和冷水进行换热的热力器和冷力器，热泵的冷凝器和蒸发器分别设置于第一换热箱和第二换热箱内，第一换热箱、热水箱、热水泵和热力器通过第一循环管路连接构成热水封闭循环回路，第二换热箱、冷水箱、冷水泵和冷力器通过第二循环管路连接构成冷水封闭循环回路，循环管路分别在热力器和冷力器处设有第一、第二旁路，热泵和水泵的电机分别外接市电或连接温差发电机的电力输出端。该系统利用热泵将多余网电转换成热能储存，又利用温差发电机将热能转换成电能回馈电网，从而可以对电网进行有效调峰。

Description

温差蓄能网电调峰系统

技术领域

本发明涉及一种将网电以热能存储后再以温差发电并网的网电调峰系统，属于供电系统或液力发动机技术领域。

背景技术

现有电网中的电能在电网中不能储存，每当用电高峰时，一般是用增加发电机组出力和多开机组台数或限制负荷的办法来满足需要。而在每天用电低谷时(如后半夜)，又总是关停一些发电机组和压低那些继续在运行的机组的出力，直至最低限度，以适应用电很少的需要。这种随时调节发电出力以适应用电负荷每天周期性变化的行为，称为网电调峰。

现有网电调峰的手段主要有：水电机组减负荷调峰或停机，燃油(气)机组减负荷调峰，燃煤机组减负荷、启停调峰、少蒸汽运行、滑参数运行调峰，核电机组减负荷调峰，抽水蓄能电厂，等等。这些手段或多或少存在着一定的问题，如燃油(气)或燃煤机组减负荷对设备影响较大，核电机组减负荷操作增加了安全风险，抽水蓄能电厂对地理位置的要求较高，等等。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种将网电以热能存储后再以温差发电并网的网电调峰系统，从而实现有效的网电调峰。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种温差蓄能网电调峰系统，包括热泵、热水泵、冷水泵、热水箱、冷水箱和温差发电机，所述热泵含有冷凝器、蒸发器、压缩机和膨胀阀，所述温差发电机含有分别与来自热水箱和冷水箱的热水和冷水进行换热的热力器和冷力器，所述冷凝器和蒸发器分别设置于封闭的第一换热箱和第二换热箱内，所述第一换热箱、热水箱、热水泵和热力器通过第一循环管路连接构成热水封闭循环回路，所述第二换热箱、冷水箱、冷水泵和冷力器通过第二循环管路连接构成冷水封闭循环回路，所述第一循环管路在位于热力器处设有第一旁路，所述第二循环管路在位于冷力器处设有第二旁路，所述压缩机的驱动电机外接市电，所述水泵的驱动电机分别外接市电或连接温差发电机的电力输出端。

本发明的温差蓄能调峰系统的使用过程是：(1)当网电需调峰(即网电多余)时，多余网电接入本系统，热泵的压缩机、热水泵和冷水泵工作，温差发电机不工作，第一旁路和第二旁路打开；热泵的工质(冷媒)在压缩机作用下循环经过蒸发器、冷凝器和膨胀阀完成逆卡诺循环，同时在热水泵和冷水泵分别驱动下，热水经过第一换热箱被冷凝器加热后升温输送至热水箱，冷水经过第二换热箱向蒸发器放热后降温输送至冷水箱，热水箱的高温热水和冷水箱的低温冷水分别经过第一旁路和第二旁路回到第一换热箱和第二换热箱，如此循环往复；这样，多余网电就转换成热能储存在热水和冷水中。

(2)当用电高峰(即网电不足)时，热泵停止工作，热水泵和冷水泵仍然保持工作，此时温差发电机启动工作，第一旁路和第二旁路关闭；在热水泵和冷水泵分别驱动下，热水箱的高温热水和冷水箱的低温冷水分别经过温差发电机的热力器和冷力器，热水与冷水在温差发电机上形成一定的温差并进行发电并输出到电网；这样，储存在热水和冷水中的热能又转换成电能回馈电网。可根据用电需求调节水泵控制循环水量大小，进而调节输出到电网的发电功率大小。

(3)当用电正常时，热水泵和冷水泵也可以停止工作。

上述使用过程中，热水泵和冷水泵做功主要是克服热水和冷水输送中管道摩擦阻力，因此热水泵和冷水泵功率可以很小。

本发明的温差蓄能调峰系统的有益效果是：通过热泵及其形成的冷、热水封闭循环回路，可以将多余网电转换成热能储存在热水和冷水中，又可以通过温差发电机储存在热水和冷水中的热能转换成电能回馈电网，从而可以对电网进行有效调峰。

上述技术方案的完善之一是：所述温差发电机是采用半导体的温差发电机，所述热力器和冷力器分别是使热水和冷水分别流过所述半导体两端的热水通道和冷水通道。

上述技术方案的完善之二是：所述温差发电机包括透平机、发电机、液压泵、气化器和液化器，所述气化器和液化器分别设置于封闭的第三换热箱和第四换热箱内，所述透平机的机械力输出端通过传动机构联接发电机的机械力输入端，所述透平机的气室、液压泵、气化器和液化器通过第三循环管路连接构成工质封闭循环回路，所述温差发电机的热力器和冷力器分别是第三换热箱和第四换热箱。

上述技术方案的进一步完善是：所述第一换热箱、热水箱、热水泵、温差发电机的热力器、第一循环管路、第二换热箱、冷水箱、冷水泵、温差发电机的的冷力器、第二循环管路、第一旁路和第二旁路均设置有绝热保温层、防潮层和保护层；所述温水箱和水池均设置有绝热保温层、防潮层和保护层。

上述技术方案的再进一步完善是：所述压缩机和水泵的驱动电机均是变频电机。

上述技术方案的更进一步完善是：所述透平机是涡轮机，所述传动机构是变速箱。

附图说明

下面结合附图对本发明的温差蓄能网电调峰系作进一步说明。

图1是本发明实施例一温差蓄能网电调峰系的结构示意图。

图2是本发明实施例二温差蓄能网电调峰系的结构示意图。

图3是本发明实施例三温差蓄能网电调峰系的结构示意图之一。

图4是本发明实施例三温差蓄能网电调峰系的结构示意图之二。

具体实施方式

实施例一

本实施例的温差蓄能网电调峰系统如图1所示，包括热泵1、热水泵4、冷水泵5、热水箱6、冷水箱7和温差发电机2。热泵1含有冷凝器8、蒸发器9、压缩机13和膨胀阀3，其中冷凝器8和蒸发器9分别设置于封闭的第一换热箱10和第二换热箱11内。温差发电机2含有分别与来自热水箱和冷水箱的热水和冷水进行换热的热力器和冷力器，本实施例的温差发电机2是采用半导体的温差发电机，热力器和冷力器分别是使热水和冷水分别流过半导体两端的热水通道和冷水通道(图中未示出)。第一换热箱10、热水箱6、热水泵4和热力器通过第一循环管路连接构成热水封闭循环回路，第二换热箱11、冷水箱7、冷水泵5和冷力器通过第二循环管路连接构成冷水封闭循环回路，第一循环管路在位于热力器处设有第一旁路12，第二循环管路在位于冷力器处设有第二旁路16。本实施例压缩机13的驱动电机14及热水泵4、冷水泵5的驱动电机(图中未示出)的供电方案是：1)压缩机13的驱动电机14外接市电；2)系统启动时，热水泵4、冷水泵5的驱动电机均外接市电；3)当温差发电机2出电后，热水泵4、冷水泵5的驱动电机分别外接市电或连接温差发电机的电力输出端。

本实施例压缩机13的驱动电机和热水泵4、冷水泵5的驱动电机均采用变频电机。

本实施例的第一换热箱10、热水箱6、热水泵4、温差发电机3的热力器、第一循环管路、第二换热箱11、冷水箱7、冷水泵5、温差发电机3的冷力器、第二循环管路、第一旁路12和第二旁路16均设置有绝热保温层，并加防潮层、保护层等。

本实施例的温差蓄能网电调峰系统的使用过程见前述发明内容。

实施例二

本实施例的温差蓄能网电调峰系统是在实施例二基础上的完善，所不同的如图2所示：温差发电机2包括透平机17、发电机18、液压泵19、气化器20和液化器21。气化器20和液化器21分别设置于封闭的第三换热箱22和第四换热箱23内。透平机17的机械力输出端通过传动机构联接发电机18的机械力输入端，透平机17的气室、液压泵19、气化器20和液化器21通过第三管路连接构成工质封闭循环回路，温差发电机3的热力器和冷力器分别是第三换热箱22和第四换热箱23。透平机17选用涡轮机，当然也可以选用其他透平机。

实施例三

本实施例的温差蓄能网电调峰系统是在实施例一和实施例二基础上的完善，完善之处在于：温差蓄能系统还包括温水箱24和水池25，温水箱24串接于热水封闭循环回路中的第一换热箱10与温差发电机3的热力器之间，水池25串接于冷水封闭循环回路中的第二换热箱11与温差发电机3的冷力器之间。

本实施例在实施例一和实施例二基础上进行上述完善后的二种情况分别如图3和图4所示。温水箱24和水池25也均设置有绝热保温层，并加防潮层、保护层等。

这样，本实施例的温差蓄能网电调峰系统与前述使用过程不同的是：热水泵4先抽取温水箱24的温水进入热泵2的冷凝器8，经吸热后变成热水输送到热水箱6聚集，热水箱6内的小部分热水在热水泵4驱动下进入温差发电机3的热力器(对于采用半导体的温差发电机来说是其热水通道，对于采用透平机的温差发电机来说是其第三换热箱 22)或第一旁路12，然后回流到温水箱24；同时冷水泵5驱动水池25的水进入热泵2的蒸发器9，经放热后变成冷水输送到冷水箱7聚集，冷水箱7内的小部分冷水在冷水泵5驱动下进入温差发电机3的冷力器(对于采用半导体的温差发电机来说是其冷水通道，对于采用透平机的温差发电机来说是其第四换热箱23)或第一旁路16，然后回流到水池。这样，可以进一步保证通过温差发电机的热水和冷水之间的温差恒定。

本发明的温差蓄能调峰系统不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种温差蓄能网电调峰系统，其特征在于:包括热泵、热水泵、冷水泵、热水箱、冷水箱和温差发电机，所述热泵含有冷凝器、蒸发器、压缩机和膨胀阀，所述温差发电机含有分别与来自热水箱和冷水箱的热水和冷水进行换热的热力器和冷力器，所述冷凝器和蒸发器分别设置于封闭的第一换热箱和第二换热箱内，所述第一换热箱、热水箱、热水泵和热力器通过第一循环管路连接构成热水封闭循环回路，所述第二换热箱、冷水箱、冷水泵和冷力器通过第二循环管路连接构成冷水封闭循环回路，所述第一循环管路在位于热力器处设有第一旁路，所述第二循环管路在位于冷力器处设有第二旁路，所述压缩机的驱动电机外接市电，所述热水泵和冷水泵的驱动电机分别外接市电或连接温差发电机的电力输出端。

2.如权利要求1所述温差蓄能网电调峰系统，其特征在于:所述温差蓄能系统还包括温水箱和水池，所述温水箱串接于热水封闭循环回路中的第一换热箱与温差发电机的热力器之间，所述水池串接于冷水封闭循环回路中的第二换热箱与温差发电机的冷力器之间。

3. 如权利要求2所述温差蓄能网电调峰系统，其特征在于:所述温差发电机是采用半导体的温差发电机，所述热力器和冷力器分别是使热水和冷水分别流过所述半导体两端的热水通道和冷水通道。

4. 如权利要求2所述温差蓄能网电调峰系统，其特征在于:所述温差发电机包括透平机、发电机、液压泵、气化器和液化器，所述气化器和液化器分别设置于封闭的第三换热箱和第四换热箱内，所述透平机的机械力输出端通过传动机构联接发电机的机械力输入端，所述透平机的气室、液压泵、气化器和液化器通过第三循环管路连接构成工质封闭循环回路，所述温差发电机的热力器和冷力器分别是第三换热箱和第四换热箱。

5. 如权利要求3或4所述温差蓄能网电调峰系统，其特征在于:所述第一换热箱、热水箱、热水泵、温差发电机的热力器、第一循环管路、第二换热箱、冷水箱、冷水泵、温差发电机的冷力器、第二循环管路、第一旁路和第二旁路均设置有绝热保温层、防潮层和保护层；所述温水箱和水池均设置有绝热保温层、防潮层和保护层。

6. 如权利要求3或4所述温差蓄能网电调峰系统，其特征在于:所述压缩机、热水泵和冷水泵的驱动电机均是变频电机。

7. 如权利要求4所述温差蓄能网电调峰系统，其特征在于:所述透平机是涡轮机，所述传动机构是变速箱。