CN112524001B - 一种基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，该系统包括热泵制热储能回路、热能热机发电回路、间接储热回路和循环水回路。采用电站低谷(低价)电驱动热泵制热储能回路制取高温热能并通过换热器将高温热能交换至间接储热回路存储于储热装置中；在用电高峰，热能热机发电回路的气体通过换热器与间接储热回路换热，吸收已存储的高温热能，通过热机循环驱动发电机发电。储释能过程中的余热余冷通过循环水回路排散。本发明的基于跨临界朗肯循环具有成本低、储能密度高、效率高、安全性高、结构紧凑、适用于电网调峰和各种可再生能源电站、不产生温室气体等优点。

Description

一种基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统

技术领域

本发明属于能量储存技术领域，涉及一种储能系统，尤其涉及一种基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，是一种基于热泵循环存储能量以及利用所存储能量产生电能的储能系统。

背景技术

近年来，可再生能源正逐步成为新增电力重要来源，电网结构和运行模式都发生了重大变化。随着可再生能源(风能、太阳能等)的日益普及,以及电网调峰、提高电网可靠性和改善电能质量的迫切需求,电力储能系统的重要性日益凸显。储能是智能电网、可再生能源高占比能源系统、“互联网+”智慧能源(以下简称能源互联网)的重要组成部分和关键支撑技术。储能能够为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务，是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段；储能能够显著提高风、光等可再生能源的消纳水平，支撑分布式电力及微网，是推动主体能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术；储能能够促进能源生产消费开放共享和灵活交易、实现多能协同，是构建能源互联网，推动电力体制改革和促进能源新业态发展的核心基础。

目前已有电力储能技术包括抽水储能、压缩空气储能、蓄电池储能、超导磁能、飞轮储能和超级电容等。我国储能呈现多元发展的良好态势：抽水蓄能发展迅速；压缩空气储能、飞轮储能，超导储能和超级电容，铅蓄电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池等储能技术研发应用加速；储热、储冷、储氢技术也取得了一定进展。其中以抽水储能、储热储能和压缩空气储能为代表的物理方法储能由于其成本低、储能容量大，适合大规模商业化应用，约占世界储能总量的99.5％。

抽水电站储能系统在电力系统处于谷值负荷时让电动机带动水泵把低水库的水通过管道抽到高水库以消耗一部分电能。当峰值负荷来临时，高水库的水通过管道使水泵和电动机逆向运转而变成水轮机和发电机发出电能供给用户，由此起到削峰填谷的作用。抽水电站储能系统技术上成熟可靠、效率高(～70％)、储能容量大等优点，目前已经广泛使用。但是，抽水电站储能系统需要特殊的地理条件建造两个水库和水坝，建设周期很长(一般约7～15年)，初期投资巨大。更为棘手的是，建造大型水库会大面积淹没植被甚至城市，造成生态和移民问题，因此建造抽水电站储能系统受到了越来越大的限制。

传统压缩空气储能系统在用电低谷，将空气压缩并存于储气室中，使电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰，高压空气从储气室释放，进入燃气轮机燃烧室同燃料一起燃烧，然后驱动透平发电。压缩空气储能系统具有储能容量较大、储能周期长、效率高(50％～70％)和单位投资相对较小等优点。但是，压缩空气储能技术的储能密度低，难点是需要合适的能储存压缩空气的场所，例如密封的山洞或废弃矿井等。而且，压缩空气储能系统仍然依赖燃烧化石燃料提供热源，一方面面临化石燃料逐渐枯竭和价格上涨的威胁，另一方面其燃烧仍然产生氮化物、硫化物和二氧化碳等污染物，不符合绿色(零排放)、可再生的能源发展要求。

为解决传统压缩空气储能系统面临的主要问题，最近几年国内外学者分别开展了先进绝热压缩空气储能系统(AACAES)、地面压缩空气储能系统(SVCAES)、带回热的压缩空气储能系统(AACAES)和空气蒸汽联合循环压缩空气储能系统(CASH)的研究等，使压缩空气储能系统基本可以避免燃烧化石燃料，但是压缩空气储能系统的能量密度仍然很低，需要大型的储气室。

发明内容

针对现有压缩空气储能技术所存在的上述缺陷和不足，本发明提出了一种基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，该系统包括热泵制热储能回路、热能热机发电回路、间接储热回路和循环水回路。采用电站低谷(低价)电驱动热泵制热储能回路制取高温热能并通过换热器将高温热能交换至间接储热回路存储于储热单元中；在用电高峰，热能热机发电回路的气体通过换热器与间接储热回路换热，吸收已存储的高温热能，通过热机循环驱动发电机发电。储释能过程中的余热余冷通过循环水回路排散。本发明的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统具有成本低、储能密度高、效率高、安全性高、结构紧凑、适用于电网调峰和各种可再生能源电站、不产生温室气体等优点。本发明的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统可以与压缩空气储能系统耦合使用。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，所述系统包括储能驱动装置、储能气体压缩机组、储能液体膨胀机组、储热回路换热器、高温蓄热装置、稳压装置、泄压回收装置、传热流体保温型储液罐、传热流体循环泵、释能驱动装置、释能增压泵、释能膨胀机组、发电装置、循环水回路换热器、冷却塔、循环水泵、补水系统、第一至第四三通阀门，其中，

所述储能驱动装置驱动连接所述储能气体压缩机组，所述储能气体压缩机组与所述储能液体膨胀机组传动连接，所述释能膨胀机组驱动连接所述发电装置，所述释能驱动装置驱动连接所述释能增压泵；所述第一至第四三通阀门均包括三个接口，分别为第一接口、第二接口、第三接口；其特征在于，

所述系统设置成热泵制热储能回路，热能热机发电回路、间接储热回路和循环水回路，其中，

所述热泵制热储能回路中，所述储能气体压缩机组的出口通过管线依次经过所述三通阀门Ⅰ的第一接口及第二接口、储热回路换热器的热侧、三通阀门Ⅱ的第一接口及第二接口与所述储能液体膨胀机组的进口连通，所述储能液体膨胀机组的出口通过管线依次经过所述三通阀门Ⅲ的第一接口及第二接口、水循环回路换热器的热侧、三通阀门Ⅳ的第一接口及第二接口与所述储能气体压缩机组的进口连通；

所述热能热机发电回路中，所述释能增压泵的出口通过管线依次经过所述储热回路换热器热侧、三通阀门Ⅰ的第三接口及第二接口、三通阀门Ⅱ的第一接口及第三接口与所述释能膨胀机组的进口连通，所述释能膨胀机组的出口通过管线依次经过所述三通阀门Ⅲ的第三接口及第二接口、水循环回路换热器的热侧、三通阀门Ⅳ的第一接口及第三接口与所述释能增压泵的进口连通；

所述间接储热回路中，所述储热回路换热器冷侧、传热流体循环泵、传热流体保温型储液罐、高温蓄热装置通过管线依次连接成闭合回路；

所述循环水回路中，所述循环水回路换热器冷侧、循环水泵、冷却塔通过管线依次连接形成闭合回路。

优选地，在用电低谷期，所述系统利用所述热泵制热储能回路制备高温热能，并经所述间接储热回路将所述高温热能存储于所述高温蓄热装置中。

进一步地，在用电低谷期，启动所述储能气体压缩机组和储能液体膨胀机组，关闭所述释能增压泵和释能膨胀机组；并控制所述三通阀门Ⅰ，使其第一接口与第二接口连通；控制所述三通阀门Ⅱ，使其第一接口与第二接口连通；控制所述三通阀门Ⅲ，使其第一接口与第二接口连通；控制所述三通阀门Ⅳ，使其第一接口与第二接口连通；

进一步地，在用电低谷期，所述热泵制热储能回路中，所述储能驱动装置驱动所述储能气体压缩机组将常温低压的气体工质压缩至高温高压状态；经过所述储热回路换热器将高温高压的气体工质降低至高压液态，并将高温热能通过所述间接储热回路存储在所述高温蓄热装置的蓄热介质中；冷凝产生的高压的液态工质进一步经过所述储能液体膨胀机组至常温低压液态；常温低压的液态工质经过所述循环水回路换热器吸热后蒸发至室温低压气态；室温低压的气体工质重新进入所述储能气体压缩机组的入口参与热泵循环，如此循环往复，不断将高温热能存储在所述高温蓄热装置的蓄热介质中。

优选地，在用电高峰期，所述系统利用存储于所述高温蓄热装置中的高温热能并借助所述热能热机发电回路驱动热机循环发电。

进一步地，在用电高峰期，启动所述释能增压泵和释能膨胀机组，关闭所述储能气体压缩机组和储能液体膨胀机组；并控制所述三通阀门Ⅰ，使其第二接口与第三接口连通；控制所述三通阀门Ⅱ，使其第一接口与第三接口连通；控制所述三通阀门Ⅲ，使其第二接口及第三接口；控制所述三通阀门Ⅳ，使其第一接口及第三接口与连通。

进一步地，在用电高峰期，所述释能增压泵将室温低压的液态工质泵至高压态；高压的液态工质经过所述储热回路换热器，吸收所述高温蓄热装置存储的高温热能后温度上升至高温高压气态；经过所述释能膨胀机组将高温高压气体工质膨胀至常温低压；常温低压的气体工质经过所述循环水回路换热器后凝结至室温低压液态；室温低压的液态工质重新进入所述释能增压泵入口参与热机循环；所述释能膨胀机组驱动连接所述发电装置，所述释能驱动装置驱动连接所述释能增压泵；如此循环往复，不断将存储的高温热能通过热机循环转化为电能输出出来。

优选地，所述间接储热回路在用电低谷期，由所述传热流体循环泵驱动液态水在回路中循环流动，液态水经过所述储热回路换热器时被加热，经过所述高温蓄热装置时被冷却，高温热能被存储至所述高温蓄热装置内的蓄热介质中；所述间接储热回路在用电高峰期，所述承压循环泵同向运转驱动液态水在回路中循环流动，液态水经过所述高温蓄热装置时被加热，经过所述储热回路换热器时被冷却，存储在所述高温蓄热装置中的高温热能被交换至所述热能热机发电回路中。

优选地，所述循环水回路在用电低谷期，所述循环水泵驱动液态工质在回路中循环流动，液态工质经过所述循环水回路换热器时被冷却，经过所述冷却塔时被加热，将所述热泵制热储能回路中流动工质蒸发过程释放的冷能排散到环境中；所述循环水回路在用电高峰期，所述循环水泵同向运转驱动液态工质在回路中循环流动，液态工质经过所述循环水回路换热器时被加热、经过所述冷却塔时被冷却，将所述热能热机发电回路中流体工质冷凝过程释放的热能排散到环境中。

进一步地，所述循环水回路与所述补水系统连接，用于补充循环水与空气热交换过程中蒸发、飞溅以及水质不达标的水量。

优选地，所述储能驱动装置，为驱动电机或者风力机；当所述储能驱动装置为驱动电机时，是以常规电站低谷电、核电、风电、太阳能发电、水电、或者潮汐发电中的一种或多种为电源。

优选地，所述储能气体压缩机组，总压比在5～40之间；当所述储能气体压缩机组为多台压缩机时，多台压缩机为共轴串联形式、或者分轴并联形式；并联形式中，各分轴与主驱动轴动连接。

优选地，所述储能液体膨胀机组或者释能膨胀机组，总膨胀比在5～40之间；当所述膨胀机组为多台膨胀机时，多台膨胀机为共轴串联形式、或分轴并联形式；并联形式中，各分轴与主驱动轴动连接。

优选地，所述释能增压泵可以为1台及以上，1台以上时可以采用并联或串联排列方式；所述循环水泵可以为1台及以上，1台以上时可以采用并联或串联排列方式；所述承压循环泵可以为1台及以上，1台以上时可以采用并联或串联排列方式；所述释能增压泵、循环水泵和承压循环泵可以是容积式泵、动力式泵和其他类型泵或以上三种泵的组合。所述释能增压泵、循环水泵和承压循环泵由所述驱动装置驱动。

优选地，所述高温蓄热装置为圆柱形、球形或长方体；所述高温蓄热装置由承压保温型填充床、正排列或者交错排列的装置格通道及蓄热介质组成；所述高温蓄热装置采用液态工质为传热介质，采用固态材料为蓄热介质；当所述高温蓄热装置为多个时，排列方式可以为并联、串联或者两者组合。

进一步地，所述高温蓄热装置中的稳压装置主管道上装有至少一个气体过滤器，至少一个压力控制阀，惰性气体通过过滤器后与承压保温型填充床和承压保温型储液罐等压力容器相连；所述泄压回收装置包括泄压阀、冷凝器及集液罐，其连接方式为承压保温型储液罐依次与泄压阀、冷凝器相连和集液罐相连。

优选地，所述承压保温型储液罐包括至少一个温度检测装置、至少一个压力检测装置、至少一个安全阀、至少一个注油口、至少一个排污口；所述承压保温型储液罐的承压范围为0.01MPa-40MPa。

优选地，所述冷却塔可以为1台及以上，1台以上时可以采用并联或者串联的排列方式；所述冷却塔可以采用逆流式冷却塔、横流式冷却塔、混合式冷却塔和其他类型冷却塔或以上四种冷却塔的组合；所述冷却塔内采用风机强化换热，利用所述驱动装置提供风机所需能量。

优选地，所述高温蓄热装置内的固体蓄热介质为颗粒状或多孔状，为岩石，矿石，矿渣，混凝土，耐火砖，陶瓷球，金属，封装的相变材料等其中一种或至少两种的混合物；所述高温蓄热装置内的稳压气体为空气、氮气、氦气、氩气等其中一种或者至少两种的混合。

优选地，所述热泵制热储能回路和热能热机发电回路中的传热工质为二氧化碳和氟利昂等其中一种或者至少两种的混合；所述间接储热回路中的液态传热工质为导热油、水、甲醇、乙醇、液态金属等其中一种或者至少两种的混合。

同现有技术相比，本发明的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统包括热泵制热储能回路、热能热机发电回路、间接储热回路和循环水回路。采用电站低谷(低价)电驱动热泵制热储能回路制取高温热能并通过换热器将高温热能交换至间接储热回路存储于储热单元中；在用电高峰，热能热机发电回路的气体通过换热器与间接储热回路换热，吸收已存储的高温热能，通过热机循环驱动发电机发电。储释能过程中的余热余冷通过循环水回路排散。本发明的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统具有成本低、储能密度高、效率高、安全性高、结构紧凑、适用于电网调峰和各种可再生能源电站、不产生温室气体等优点。本发明的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统可以与压缩空气储能系统耦合使用。

附图说明

图1为本发明的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统示意图。

附图标记说明：

储能驱动装置101，储能气体压缩机组102，储能液体膨胀机组103，储热回路换热器104，高温蓄热装置105，稳压装置108，传热流体保温型储液罐106，传热流体循环泵107，泄压回收装置冷凝器109，泄压回收装置集液罐110，释能驱动装置111，释能增压泵112，释能膨胀机组113，发电装置114，循环水回路换热器115，冷却塔116，循环水泵117，补水系统118，三通阀门Ⅰ～Ⅳ119，120，121，122，管线201～219。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的结构、技术方案作进一步的具体描述，给出本发明的一个实施例。

如图1所示，本发明的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，由储能驱动装置101、储能气体压缩机组102、储能液体膨胀机组103、储热回路换热器104、高温蓄热装置105、稳压装置108、传热流体保温型储液罐106、传热流体循环泵107、泄压回收装置冷凝器109、泄压回收装置集液罐110、释能驱动装置111、释能增压泵112、释能膨胀机组113、发电装置114、循环水回路换热器115、冷却塔116、循环水泵117、补水系统118、第一至第四三通阀门119、120、121、122，以及多根管线201～219等多个组件组成。其中，三通阀门Ⅰ～Ⅳ119、120、121、122均包括三个接口，分别为第一接口、第二接口、第三接口；储能驱动装置101驱动连接储能气体压缩机组102，储能气体压缩机组102与储能液体膨胀机组103传动连接，释能膨胀机组113与发电装置114驱动连接，释能驱动装置111与释能增压泵112驱动连接。

本发明的由上述多个组件/装置组成的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，可以划分为热泵制热储能回路、热能热机发电回路、间接储热回路和循环水回路等四个回路。

参见图1，本发明的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统中，热泵制热储能回路，至少包括储能气体压缩机组102、储能液体膨胀机组103、储热回路换热器104、循环水回路换热器115，热泵制热储能回路中充有热泵循环流动工质，其中，

储能气体压缩机组102的排气口通过管线依次经过三通阀门Ⅰ119的第一接口及第二接口、储热回路换热器104的热侧、三通阀门Ⅱ120的第一接口及第二接口与储能液体膨胀机组103的进口连通，

储能液体膨胀机组103的出口通过管线依次经过三通阀门Ⅲ121的第一接口及第二接口、水循环回路换热器115的热侧、三通阀门Ⅳ122的第一接口及第二接口与储能气体压缩机组102的进气口连通。

继续参见图1，本发明的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统中，热能热机发电回路中，包括释能增压泵112、储热回路换热器104、释能膨胀机组113、循环水回路换热器115，热能热机发电回路中充有循环流动工质，其中，

释能增压泵112的出口通过管线依次经过三通阀门Ⅰ119的第三接口及第二接口、储热回路换热器104的热侧、三通阀门Ⅱ120的第一接口及第三接口与释能膨胀机组113的进气口连通，

释能膨胀机组113的排气口通过管线依次经过三通阀门Ⅲ121的第三接口及第二接口、循环水回路换热器115的热侧、三通阀门Ⅳ122的第一接口及第三接口与释能增压泵112的进口连通。

继续参见图1，本发明的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统中，间接储热回路包括储能回路换热器104、高温蓄热装置105、承压保温型储液罐106、承压循环泵107及管线213～216。储热回路换热器104的冷侧、承压循环泵107、承压保温储液罐106、高温蓄热装置105通过管线213～216依次连接形成一封闭回路。

继续参见图1，本发明的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统中，循环水回路包括循环水回路换热器115、冷却塔116、循环水泵117及管线217～219。循环水回路换热器115的冷侧、冷却塔116、循环水泵117通过管线217～219依次连接形成一封闭回路。

继续参见图1，本发明的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统在进行储能时，控制三通阀门Ⅰ119，使其第一接口与第二接口连通，使得管线201与202连通，管线209截止；控制三通阀门Ⅱ120，使其第一接口与第二接口连通，使得管线203与204连通，管线210截止；控制三通阀门Ⅲ121，使其第一接口与第二接口连通，使得管线205与206连通，管线211截止；控制三通阀门Ⅳ122，使其第一接口与第二接口连通，使得管线207与208连通，管线212截止。通过上述阀门操作，使得储能气体压缩机组102、储热回路换热器104、储能液体膨胀机组103、循环回路换热器115及管线201～208构成热泵制热储能回路。储能驱动装置101与热泵循环储能气体压缩机组102和热泵循环储能液体膨胀机组103的共有传动轴固接。

释能发电时，控制三通阀门Ⅰ119的第二接口与第三接口连通，使得管线209与管线202连通，管线201截止；控制三通阀门Ⅱ120的第一接口及第三接口连通，使得管线203与管线210连通，管线204截止；控制三通阀门Ⅲ121的第二接口与第三接口连通，使得管线211与管线206连通，管线205截止；控制三通阀门Ⅳ122的第一接口与第三接口连通，使得管线207与管线211连通，管线208截止。通过上述阀门操作，使得释能增压泵112、储热回路换热器104、释能膨胀机组113、循环水回路换热器115及管线209、202、203、210、211、206、207、212构成热能热机发电回路。释能驱动装置111与释能增压泵112的传动轴固接；发电装置114与热机循环释能膨胀机组113的传动轴固接。

在用电低谷期，热泵制热储能回路中，储能驱动装置101驱动储能气体压缩机组102将常温低压的气体工质压缩至高温高压状态；经过储热回路换热器104将高温高压的气体工质降低至高压液态；同时间接储热回路内传热工质被承压循环泵107驱动，经过储热回路换热器104被加热后，再经过高温蓄热装置105被冷却，同时高温热能存储在高温蓄热装置105的储热介质中；热泵制热储能回路中，冷凝产生的高压的液态工质进一步经过储能液体膨胀机组103膨胀至常温低压液态；常温低压的液态工质经过循环水回路换热器115吸热后蒸发至室温低压气态，同时循环水回路内循环水工质被循环水泵117驱动，经过循环水回路换热器115冷却之后，在经过冷却塔116被加热，同时将热泵制热储能回路中流动工质蒸发过程释放的冷能排散到环境中；室温低压的热泵循环气体工质重新进入热泵储能气体压缩机组102的进气口参与热泵循环，如此循环往复，不断将高温热能存储在高温蓄热装置105的蓄热介质中。

在用电高峰期，间接储热回路中的承压循环泵107同向转动，间接储热回路中的液态换热工质被承压循环泵107驱动，经过高温蓄热装置105吸收存储在高温蓄热装置105的储热介质中的高温热能，再经过储热回路换热器104被冷却；热能热机发电回路中，释能增压泵112被释能驱动装置111驱动，将室温低压的液体循环工质增压至高压态；常温高压的液态工质经过储热回路换热器105后温度上升至超临界高温高压气态；高温高压的气体工质进一步经过释能膨胀机组113膨胀至常温低压；常温低压的气体工质经过循环水回路换热器115后凝结至室温低压液态；同时循环水回路内循环水工质被循环水泵117同向驱动，经过循环水回路换热器115加热之后，在经过冷却塔116被冷却，同时将热能热机放电回路中流动工质冷凝过程释放的热能排散到环境中；室温低压的液态工质重新进入释能增压泵入口参与热机循环；释能驱动装置111驱动连接释能增压泵112，释能膨胀机组113驱动连接发电装置114；如此循环往复，不断将存储的高温热能通过热机循环转化为电能输出出来。

在储热开始之前，应开启稳压装置108向密封的高温蓄热装置105吹入稳压气体，将高温蓄热装置105内的空气排尽；再将设定量的液态传热介质通过承压保温型储液罐106的注油口注入高温蓄热装置105；调节稳压系统的气体流量调节阀门，将高温蓄热装置105加压到设定工作压力。

在储/释热的过程中，由于高温蓄热装置105内部的液体传热工质和稳压气体的体积会因温度升高而膨胀，从而导致高温蓄热装置105内部压力上升；此时，泄压回收装置的泄压阀自动开始，高温高压气体流经冷凝器109后储存在集液罐110内，当集液罐110压力高于设定压力，其顶部泄压阀自动开启，向环境排气。

通过上述实施例，完全有效地实现了本发明的目的。该领域的技术人员可以理解本发明包括但不限于附图和以上具体实施方式中描述的内容。虽然本发明已就目前认为最为实用且优选的实施例进行说明，但应知道，本发明并不限于所公开的实施例，任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (15)

1.一种基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，所述系统包括储能驱动装置、储能气体压缩机组、储能液体膨胀机组、储热回路换热器、高温蓄热装置、传热流体储液罐、传热流体循环泵、释能驱动装置、释能增压泵、释能膨胀机组、发电装置、循环水回路换热器、冷却塔、循环水泵、三通阀门Ⅰ~Ⅳ，其中，所述储能驱动装置驱动连接所述储能气体压缩机组，所述储能气体压缩机组与所述储能液体膨胀机组传动连接，所述释能膨胀机组驱动连接所述发电装置，所述释能驱动装置驱动连接所述释能增压泵，所述三通阀门Ⅰ~Ⅳ均包括第一接口、第二接口、第三接口，其特征在于，

所述系统设置成热泵制热储能回路、热能热机发电回路、间接储热回路和循环水回路，其中，

所述热泵制热储能回路中，所述储能气体压缩机组的出口通过管线依次经过所述三通阀门Ⅰ的第一接口及第二接口、储热回路换热器的热侧、三通阀门Ⅱ的第一接口及第二接口与所述储能液体膨胀机组的进口连通，所述储能液体膨胀机组的出口通过管线依次经过所述三通阀门Ⅲ的第一接口及第二接口、循环水回路换热器的热侧、三通阀门Ⅳ的第一接口及第二接口与所述储能气体压缩机组的进口连通；

所述热能热机发电回路中，所述释能增压泵的出口通过管线依次经过所述储热回路换热器热侧、三通阀门Ⅰ的第三接口及第二接口、三通阀门Ⅱ的第一接口及第三接口与所述释能膨胀机组的进口连通，所述释能膨胀机组的出口通过管线依次经过所述三通阀门Ⅲ的第三接口及第二接口、循环水回路换热器的热侧、三通阀门Ⅳ的第一接口及第三接口与所述释能增压泵的进口连通；

所述间接储热回路中，所述储热回路换热器冷侧、传热流体循环泵、传热流体储液罐、高温蓄热装置通过管线依次连接成闭合回路；

所述循环水回路中，所述循环水回路换热器冷侧、循环水泵、冷却塔通过管线依次连接形成闭合回路；

在用电低谷期，启动所述储能气体压缩机组和储能液体膨胀机组，关闭所述释能增压泵和释能膨胀机组；并控制所述三通阀门Ⅰ，使其第一接口与第二接口连通；控制所述三通阀门Ⅱ，使其第一接口与第二接口连通；控制所述三通阀门Ⅲ，使其第一接口与第二接口连通；控制所述三通阀门Ⅳ，使其第一接口与第二接口连通；所述间接储热回路在用电低谷期，所述传热流体循环泵驱动液态传热工质在回路中循环流动，液态工质经过所述储热回路换热器时被加热，经过所述高温蓄热装置时被冷却，高温热能被存储至所述高温蓄热装置内的蓄热介质中；所述循环水回路在用电低谷期，所述循环水泵驱动液态水质在回路中循环流动，液态工质经过所述循环水回路换热器时被冷却，经过所述冷却塔时被加热，将所述热泵制热储能回路中流动工质蒸发过程释放的冷能排散到环境中；

在用电高峰期，启动所述释能增压泵和释能膨胀机组，关闭所述储能气体压缩机组和储能液体膨胀机组；并控制所述三通阀门Ⅰ，使其第二接口与第三接口连通；控制所述三通阀门Ⅱ，使其第一接口与第三接口连通；控制所述三通阀门Ⅲ，使其第二接口及第三接口连通；控制所述三通阀门Ⅳ，使其第一接口及第三接口与连通；所述间接储热回路在用电高峰期，所述传热流体循环泵同向运转驱动液态传热工质在回路中循环流动，液态传热工质经过所述高温蓄热装置时被加热，经过所述储热回路换热器时被冷却，存储在所述高温蓄热装置中的高温热能被交换至所述热能热机发电回路中；所述循环水回路在用电高峰期，所述循环水泵同向运转驱动液态水在回路中循环流动，液态工质经过所述循环水回路换热器时被加热、经过所述冷却塔时被冷却，将所述热能热机发电回路中流体工质冷凝过程释放的热能排散到环境中。

2.根据权利要求1所述的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，其特征在于，在用电低谷期，所述系统利用所述热泵制热储能回路制备高温热能，并经所述间接储热回路将所述高温热能存储于所述高温蓄热装置中。

3.根据权利要求1所述的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，其特征在于，在用电低谷期，所述热泵制热储能回路中，所述储能驱动装置驱动所述储能气体压缩机组将常温低压的气体工质压缩至高温高压状态；经过所述储热回路换热器将高温高压的气体工质降低至高压液态，并将高温热能通过所述间接储热回路存储在所述高温蓄热装置的蓄热介质中；冷凝产生的高压的液态工质进一步经过所述储能液体膨胀机组至常温低压液态；常温低压的液态工质经过所述循环水回路换热器吸热后蒸发至室温低压气态；室温低压的气体工质重新进入所述储能气体压缩机组的入口参与热泵循环，如此循环往复，不断将高温热能存储在所述高温蓄热装置的蓄热介质中。

4.根据权利要求1所述的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，其特征在于，在用电高峰期，所述系统利用存储于所述高温蓄热装置中的高温热能并借助所述热机发电回路驱动热机循环发电。

5.根据权利要求1所述的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，其特征在于，在用电高峰期，所述释能增压泵将室温低压的液态工质泵至高压态；高压的液态工质经过所述储热回路换热器，吸收所述高温蓄热装置存储的高温热能后温度上升至高温高压气态；经过所述释能膨胀机组将高温高压气体工质膨胀至常温低压；常温低压的气体工质经过所述循环水回路换热器后凝结至室温低压液态；室温低压的液态工质重新进入所述释能增压泵入口参与热机循环；所述释能膨胀机组驱动连接所述发电装置，所述释能驱动装置驱动连接所述释能增压泵；如此循环往复，不断将存储的高温热能通过热机循环转化为电能输出。

6.根据权利要求1所述的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，其特征在于，所述循环水回路与补水系统连接，用于补充循环水与空气热交换过程中蒸发、飞溅以及水质不达标的水量。

7.根据权利要求1所述的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，其特征在于，所述储能驱动装置，为驱动电机或者风力机；当所述储能驱动装置为驱动电机时，以常规电站低谷电、核电、风电、太阳能发电、水电、或者潮汐发电中的一种或多种为电源。

8.根据权利要求1所述的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，其特征在于，所述储能气体压缩机组，总压比在5~40之间；当所述储能气体压缩机组为多台压缩机时，多台压缩机为共轴串联形式、或者分轴并联形式；并联形式中，各分轴与主驱动轴动连接。

9.根据权利要求1所述的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，其特征在于，所述储能液体膨胀机组或者释能膨胀机组，总膨胀比在5~40之间；当所述膨胀机组为多台膨胀机时，多台膨胀机为共轴串联形式、或分轴并联形式；并联形式中，各分轴与主驱动轴动连接。

10.根据权利要求1所述的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，其特征在于，所述释能增压泵为1台及以上，1台以上时采用并联或串联排列方式；所述循环水泵为1台及以上，1台以上时采用并联或串联排列方式；所述传热流体循环泵为1台及以上，1台以上时采用并联或串联排列方式；所述释能增压泵、循环水泵和传热流体循环泵是容积式泵、动力式泵和其他类型泵或以上三种泵的组合；所述释能增压泵、循环水泵和传热流体循环泵由所述驱动装置驱动。

11.根据权利要求1所述的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，其特征在于，所述高温蓄热装置为圆柱形、球形或长方体；所述高温蓄热装置由承压保温型填充床、正排列或者交错排列的单元格通道及蓄热介质组成；所述高温蓄热装置采用液态工质为传热介质，采用固态材料为蓄热介质；当所述高温蓄热装置为多个时，排列方式为并联、串联或者两者组合。

12.根据权利要求1所述的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，其特征在于，所述高温蓄热装置设有与其连通的稳压装置，所述稳压装置的主管道上装有至少一个气体过滤器、至少一个压力控制阀，惰性气体通过所述气体过滤器后与通入所述高温蓄热装置；所述传热流体储液罐为承压保温型储液罐，并设有与其连通的泄压回收装置，所述泄压回收装置至少包括泄压阀、冷凝器及集液罐，所述传热流体储液罐通过管线依次与所述泄压阀、冷凝器和集液罐相连。

13.根据权利要求1所述的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，其特征在于，所述传热流体储液罐还包括至少一个温度检测装置、至少一个压力检测装置、至少一个安全阀、至少一个注油口、至少一个排污口；所述传热流体储液罐的承压范围为0.01 MPa-40 MPa。

14.根据权利要求1所述的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，其特征在于，所述冷却塔为1台及以上，1台以上时采用并联或者串联的排列方式；所述冷却塔采用逆流式冷却塔、横流式冷却塔、混合式冷却塔和其他类型冷却塔或以上四种冷却塔的组合；所述冷却塔内采用风机强化换热，利用所述驱动装置提供风机所需能量。

15.根据权利要求1所述的基于跨临界朗肯循环的热泵储电系统，其特征在于，所述热泵制热储能回路和热能热机发电回路中的传热工质为二氧化碳和/或氟利昂；所述间接储热回路中的液态传热工质为导热油、熔盐、水、液态金属中的一种或者至少两种的混合。

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