CN114033518A - 一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统及运行方法 - Google Patents

一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统及运行方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114033518A
CN114033518A CN202111256771.3A CN202111256771A CN114033518A CN 114033518 A CN114033518 A CN 114033518A CN 202111256771 A CN202111256771 A CN 202111256771A CN 114033518 A CN114033518 A CN 114033518A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchanger
heat
way valve
carbon dioxide
strategy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111256771.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114033518B (zh
Inventor
钟声远
尹立坤
谢宁宁
蔺新星
丁若晨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Three Gorges Land New Energy Investment Co ltd
China Three Gorges Corp
Original Assignee
China Three Gorges Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Three Gorges Corp filed Critical China Three Gorges Corp
Priority to CN202111256771.3A priority Critical patent/CN114033518B/zh
Publication of CN114033518A publication Critical patent/CN114033518A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114033518B publication Critical patent/CN114033518B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F01K25/103—Carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/006—Auxiliaries or details not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/02—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for heating purposes, e.g. industrial, domestic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J15/00—Systems for storing electric energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及本发明公开了一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统及运行方法，它包括高温罐，所述高温罐通过第一换热器与低温罐相连；所述第一换热器与二氧化碳热泵循环系统相连；所述第一换热器与二氧化碳发电循环系统相连；所述高温罐与第三换热器相连；所述第三换热器与直接供热循环系统相连；所述第三换热器与供冷循环系统相连。该系统在卡诺电池的高温罐上连接了用于直供热的换热器以及用于制冷的吸收式热泵，实现了冷热电的能量品位对口利用，并且根据需求能够实现多种供给策略的灵活切换。

Description

一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统及运行方法
技术领域
本发明涉及能源系统领域，具体涉及一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统及运行方法。
背景技术
为降低碳排放、温升抑制目标提供有力支持，打造高可再生能源占比的综合能源系统是当前的有效途径之一。但是由于可再生能源自身的随机性和波动性，大量可再生能源接入必然会导致调度运行过程的稳定性下降。配置储能设备消纳可再生能源电力并辅助电网完成调峰是目前解决这一问题的主要技术手段。
夏季供冷和冬季采暖带来的电负荷已对电网的稳定运行提出了挑战。然而主流的储能系统（抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、电化学储能和氢储能等）虽然在电力的供需双侧匹配上发挥了显著作用，但是在冷热电综合利用的背景下，从品位对口的能量利用角度来看主要是针对高品位的电能进行冲放。而能够实现能量品位对口利用的技术形式，如CN 110953733 A，却无法实现“弃风、弃光”电力的消纳。虽然近些年的非补燃式压缩空气储能可以提取压缩热进行热量供给，但由于系统内包含高压部件无法贴近用户只能在发电侧配置。
卡诺电池（Carnot Battery, or Pumped Thermal Electricity Storage）是一种热-机械储能技术，可以借由热能的存储实现电能的存储，Olympios A V, Mctigue J D,Farres-Antunez P, et al. Progress and prospects of thermo-mechanical energystorage - A critical review[J]. Progress in Energy, 2021。的研究表明该技术具备综合效率高、寿命长、初投资较低且无地理条件限制等优点。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明目的是提供一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统及运行方法，该系统在卡诺电池的高温罐上连接了用于直供热的换热器以及用于制冷的吸收式热泵，实现了冷热电的能量品位对口利用，并且根据需求能够实现多种供给策略的灵活切换。同时选用自然工质二氧化碳，系统具备环境友好的特性，在储能系统中为消纳二氧化碳提供了新场景。
为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统，它包括高温罐，所述高温罐通过第一换热器与低温罐相连；
所述第一换热器与二氧化碳热泵循环系统相连；
所述第一换热器与二氧化碳发电循环系统相连；
所述高温罐与第三换热器相连；
所述第三换热器与直接供热循环系统相连；
所述第三换热器与供冷循环系统相连。
所述高温罐与低温罐中的储热介质经由第一换热器能够进行质交换。
所述二氧化碳热泵循环系统由第一换热器、第一三通阀、压缩机、第二三通阀、第二换热器、第三三通阀、节流阀和第四三通阀相连接构成；所述第一换热器通过第一三通阀与压缩机相连，所述压缩机通过第二三通阀与第二换热器相连，所述第二换热器通过第三三通阀与节流阀，所述节流阀通过第四三通阀与第一换热器相连。
所述碳发电循环系统相连由第一换热器、第一三通阀、膨胀机、第二三通阀、第二换热器、第三三通阀、第四三通阀和工质泵相连接构成；所述第一换热器通过第一三通阀与膨胀机相连，膨胀机通过第二三通阀与第二换热器，第二换热器通过第三三通阀与工质泵相连，工质泵通过第四三通阀与第一换热器相连。
所述直接供热循环系统由第三换热器、第五三通阀、第六三通阀和冷热用户相连构成；所述第三换热器通过第五三通阀与第六三通阀相连，所述第六三通阀和第三换热器与冷热用户相连。
所述供冷循环系统是由第三换热器、第五三通阀、吸收式热泵、第六三通阀和冷热用户相连构成；所述第三换热器通过第五三通阀与吸收式热泵相连，所述吸收式热泵通过第六三通阀与冷热用户相连，所述第三换热器与冷热用户相连。
一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统的运行方法，所述运行方法包括充电、放电、供冷和供热四个基本策略，并能够根据区域综合能源系统的冷热电需求组合成为适宜的运行策略，四个基本策略具体如下：
充电策略：即二氧化碳热泵循环，将需要消纳的电能输入到压缩机中；二氧化碳工质在压缩机中被压缩后成为高温高压的气体，之后在第一换热器中将热量传递给低温罐传输至高温罐的储热介质，然后在节流阀转变为低温低压的液体，最后在第二换热器中将冷量传递给环境蒸发成饱和气体再回到压缩机；
放电策略：即二氧化碳发电循环，二氧化碳在膨胀机内做功输出电能；该策略中二氧化碳工质首先在第一换热器中吸收高温罐传输至低温罐的储热介质中的热量，转变为高温高压的气体后在膨胀机中做功，之后在第二换热器中与环境换热转变为饱和液体，再经由工质泵泵送至第一换热器；
供热策略：换热工质在第三换热器中被加热后直接供给冷热用户，且根据用户的末端形式能够调节入口温度；
供冷策略：换热工质在第三换热器中被加热后将热量传递给吸收式热泵，之后由吸收式热泵提供冷量给冷热用户。
根据区域综合能源系统的冷热电需求场景针对性的制定以下具体运行策略：
针对过渡季电力消纳、电网填谷的需求场景，采用充电策略；
针对过渡季电网调峰的需求场景，采用放电策略；
供冷季电力消纳、电网填谷的需求场景，采用充电策略+供冷策略；
供冷季电网调峰的需求场景，采用放电策略+供冷策略；
供热季电力消纳、电网填谷的需求场景，采用充电策略+供热策略；
供热季电网调峰的需求场景，采用放电策略+供热策略。
本发明有如下有益效果：
1、为降低碳排放，可再生能源装机量必然会进一步提升。因此配置储能系统平抑可再生能源发电的随机性和波动性是势在必行的。但是现有的储能手段大多是针对电力需求的，面对庞大的冷热需求无法从品位对口的角度去合理供给。本发明专利提出的一种基于以二氧化碳工质为的卡诺电池的综合能源系统，以热-机械能转化的方式实现电力的冲放。同时由于储热罐的存在，可以直接完成热量供给或借助吸收式热泵完成冷量供给，符合品位对口的利用方式。通过对基本策略的组合从而实现冷热电需求的满足。并且选用自然工质二氧化碳，系统具备环境友好的特性，在储能系统中为消纳二氧化碳提供了新场景。
2、本申请以卡诺电池为核心构建了能够满足冷热电需求且符合品位对口利用方式的综合能源系统。
3、本申请所构建的运行方法借助卡诺电池自身的储热罐，可以实现在充放电过程中保持冷热供给的灵活运行方式。
4、本申请所构建的卡诺电池系统选择了二氧化碳作为工质，实际应用中也可选用其它符合需求的工质。进而增强了其适应新。
5、本申请的供热策略选用了直供热的形式，实际中可以根据需求加入热泵设备实现温度提升再供给。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明提供的一种基于二氧化碳工质的卡诺电池储能系统原理图。
图中：高温罐1、低温罐2、第一换热器3、第一三通阀4、压缩机5、第二三通阀6、第二换热器7、第三三通阀8、节流阀9、第四三通阀10、膨胀机11、工质泵12、第三换热器13、第五三通阀14、吸收式热泵15、第六三通阀16、冷热用户17。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1，一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统，它包括高温罐1，所述高温罐1通过第一换热器3与低温罐2相连；所述第一换热器3与二氧化碳热泵循环系统相连；所述第一换热器3与二氧化碳发电循环系统相连；所述高温罐1与第三换热器13相连；所述第三换热器13与直接供热循环系统相连；所述第三换热器13与供冷循环系统相连。通过采用上述的能源系统实现了冷热电的能量品位对口利用，并且根据需求能够实现多种供给策略的灵活切换。同时选用自然工质二氧化碳，系统具备环境友好的特性，在储能系统中为消纳二氧化碳提供了新场景。
进一步的，所述高温罐1与低温罐2中的储热介质经由第一换热器3能够进行质交换。通过采用上述的第一换热器3能够实现热交换。
进一步的，所述二氧化碳热泵循环系统由第一换热器3、第一三通阀4、压缩机5、第二三通阀6、第二换热器7、第三三通阀8、节流阀9和第四三通阀10相连接构成；所述第一换热器3通过第一三通阀4与压缩机5相连，所述压缩机5通过第二三通阀6与第二换热器7相连，所述第二换热器7通过第三三通阀8与节流阀9，所述节流阀9通过第四三通阀10与第一换热器3相连。通过上述的二氧化碳热泵循环系统能够实现二氧化碳的热泵循环。
进一步的，所述碳发电循环系统相连由第一换热器3、第一三通阀4、膨胀机11、第二三通阀6、第二换热器7、第三三通阀8、第四三通阀10和工质泵12相连接构成；所述第一换热器3通过第一三通阀4与膨胀机11相连，膨胀机11通过第二三通阀6与第二换热器7，第二换热器7通过第三三通阀8与工质泵12相连，工质泵12通过第四三通阀10与第一换热器3相连。通过上述的碳发电循环系统能够实现二氧化碳发电循环。
进一步的，所述直接供热循环系统由第三换热器13、第五三通阀14、第六三通阀16和冷热用户17相连构成；所述第三换热器13通过第五三通阀14与第六三通阀16相连，所述第六三通阀16和第三换热器13与冷热用户17相连。通过上述的直接供热循环系统能够实现直接供热循环。
进一步的，所述供冷循环系统是由第三换热器13、第五三通阀14、吸收式热泵15、第六三通阀16和冷热用户17相连构成；所述第三换热器13通过第五三通阀14与吸收式热泵15相连，所述吸收式热泵15通过第六三通阀16与冷热用户17相连，所述第三换热器13与冷热用户17相连。通过上述的供冷循环系统能够实现供冷循环。
实施例2：
一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统的运行方法，所述运行方法包括充电、放电、供冷和供热四个基本策略，并能够根据区域综合能源系统的冷热电需求组合成为适宜的运行策略，四个基本策略具体如下：
充电策略：即二氧化碳热泵循环，将需要消纳的电能输入到压缩机5中；二氧化碳工质在压缩机中被压缩后成为高温高压的气体，之后在第一换热器3中将热量传递给低温罐2传输至高温罐1的储热介质，然后在节流阀9转变为低温低压的液体，最后在第二换热器7中将冷量传递给环境蒸发成饱和气体再回到压缩机5；
放电策略：即二氧化碳发电循环，二氧化碳在膨胀机11内做功输出电能；该策略中二氧化碳工质首先在第一换热器3中吸收高温罐1传输至低温罐2的储热介质中的热量，转变为高温高压的气体后在膨胀机11中做功，之后在第二换热器7中与环境换热转变为饱和液体，再经由工质泵12泵送至第一换热器3；
供热策略：换热工质在第三换热器13中被加热后直接供给冷热用户17，且根据用户的末端形式能够调节入口温度；
供冷策略：换热工质在第三换热器13中被加热后将热量传递给吸收式热泵15，之后由吸收式热泵提供冷量给冷热用户17。
实施例3：
根据区域综合能源系统的冷热电需求场景针对性的制定以下具体运行策略：
针对过渡季电力消纳、电网填谷的需求场景，采用充电策略；
针对过渡季电网调峰的需求场景，采用放电策略；
供冷季电力消纳、电网填谷的需求场景，采用充电策略+供冷策略；
供冷季电网调峰的需求场景，采用放电策略+供冷策略；
供热季电力消纳、电网填谷的需求场景，采用充电策略+供热策略；
供热季电网调峰的需求场景，采用放电策略+供热策略。

Claims (8)

1.一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统，其特征在于：它包括高温罐（1），所述高温罐（1）通过第一换热器（3）与低温罐（2）相连；
所述第一换热器（3）与二氧化碳热泵循环系统相连；
所述第一换热器（3）与二氧化碳发电循环系统相连；
所述高温罐（1）与第三换热器（13）相连；
所述第三换热器（13）与直接供热循环系统相连；
所述第三换热器（13）与供冷循环系统相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统，其特征在于：所述高温罐（1）与低温罐（2）中的储热介质经由第一换热器（3）能够进行质交换。
3.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统，其特征在于：所述二氧化碳热泵循环系统由第一换热器（3）、第一三通阀（4）、压缩机（5）、第二三通阀（6）、第二换热器（7）、第三三通阀（8）、节流阀（9）和第四三通阀（10）相连接构成；所述第一换热器（3）通过第一三通阀（4）与压缩机（5）相连，所述压缩机（5）通过第二三通阀（6）与第二换热器（7）相连，所述第二换热器（7）通过第三三通阀（8）与节流阀（9），所述节流阀（9）通过第四三通阀（10）与第一换热器（3）相连。
4.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统，其特征在于：所述碳发电循环系统相连由第一换热器（3）、第一三通阀（4）、膨胀机（11）、第二三通阀（6）、第二换热器（7）、第三三通阀（8）、第四三通阀（10）和工质泵（12）相连接构成；所述第一换热器（3）通过第一三通阀（4）与膨胀机（11）相连，膨胀机（11）通过第二三通阀（6）与第二换热器（7），第二换热器（7）通过第三三通阀（8）与工质泵（12）相连，工质泵（12）通过第四三通阀（10）与第一换热器（3）相连。
5.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统，其特征在于：所述直接供热循环系统由第三换热器（13）、第五三通阀（14）、第六三通阀（16）和冷热用户（17）相连构成；所述第三换热器（13）通过第五三通阀（14）与第六三通阀（16）相连，所述第六三通阀（16）和第三换热器（13）与冷热用户（17）相连。
6.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统，其特征在于：所述供冷循环系统是由第三换热器（13）、第五三通阀（14）、吸收式热泵（15）、第六三通阀（16）和冷热用户（17）相连构成；所述第三换热器（13）通过第五三通阀（14）与吸收式热泵（15）相连，所述吸收式热泵（15）通过第六三通阀（16）与冷热用户（17）相连，所述第三换热器（13）与冷热用户（17）相连。
7.权利要求1-6任意一项所述一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统的运行方法，其特征在于，所述运行方法包括充电、放电、供冷和供热四个基本策略，并能够根据区域综合能源系统的冷热电需求组合成为适宜的运行策略，四个基本策略具体如下：
充电策略：即二氧化碳热泵循环，将需要消纳的电能输入到压缩机（5）中；二氧化碳工质在压缩机中被压缩后成为高温高压的气体，之后在第一换热器（3）中将热量传递给低温罐（2）传输至高温罐（1）的储热介质，然后在节流阀（9）转变为低温低压的液体，最后在第二换热器（7）中将冷量传递给环境蒸发成饱和气体再回到压缩机（5）；
放电策略：即二氧化碳发电循环，二氧化碳在膨胀机（11）内做功输出电能；该策略中二氧化碳工质首先在第一换热器（3）中吸收高温罐（1）传输至低温罐（2）的储热介质中的热量，转变为高温高压的气体后在膨胀机（11）中做功，之后在第二换热器（7）中与环境换热转变为饱和液体，再经由工质泵（12）泵送至第一换热器（3）；
供热策略：换热工质在第三换热器（13）中被加热后直接供给冷热用户（17），且根据用户的末端形式能够调节入口温度；
供冷策略：换热工质在第三换热器（13）中被加热后将热量传递给吸收式热泵（15），之后由吸收式热泵提供冷量给冷热用户（17）。
8.根据权利要求7所述一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统的运行方法，其特征在于，根据区域综合能源系统的冷热电需求场景针对性的制定以下具体运行策略：
针对过渡季电力消纳、电网填谷的需求场景，采用充电策略；
针对过渡季电网调峰的需求场景，采用放电策略；
供冷季电力消纳、电网填谷的需求场景，采用充电策略+供冷策略；
供冷季电网调峰的需求场景，采用放电策略+供冷策略；
供热季电力消纳、电网填谷的需求场景，采用充电策略+供热策略；
供热季电网调峰的需求场景，采用放电策略+供热策略。
CN202111256771.3A 2021-10-27 2021-10-27 一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统及运行方法 Active CN114033518B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111256771.3A CN114033518B (zh) 2021-10-27 2021-10-27 一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统及运行方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111256771.3A CN114033518B (zh) 2021-10-27 2021-10-27 一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统及运行方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114033518A true CN114033518A (zh) 2022-02-11
CN114033518B CN114033518B (zh) 2023-06-16

Family

ID=80135510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111256771.3A Active CN114033518B (zh) 2021-10-27 2021-10-27 一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统及运行方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114033518B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115610635A (zh) * 2022-10-24 2023-01-17 大连海事大学 一种用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统
CN116247827A (zh) * 2023-05-10 2023-06-09 长江三峡集团实业发展(北京)有限公司 工业园区综合能源系统及其运行方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008240522A (ja) * 2007-03-23 2008-10-09 Toyota Industries Corp タービン軸の油切り装置
CN206054019U (zh) * 2016-09-30 2017-03-29 西安热工研究院有限公司 一种电热储能发电系统
CN109028271A (zh) * 2018-07-11 2018-12-18 北京石油化工学院 一种冷热电联供系统
EP3508798A1 (fr) * 2018-01-08 2019-07-10 Aldes Aeraulique Système thermodynamique de chauffage, de climatisation et de production d'eau chaude sanitaire
CN110849012A (zh) * 2019-09-30 2020-02-28 西安交通大学 一种二氧化碳热电储能装置及其控制方法
US20210087949A1 (en) * 2018-02-28 2021-03-25 Shandong University Combined cooling, heating and power system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008240522A (ja) * 2007-03-23 2008-10-09 Toyota Industries Corp タービン軸の油切り装置
CN206054019U (zh) * 2016-09-30 2017-03-29 西安热工研究院有限公司 一种电热储能发电系统
EP3508798A1 (fr) * 2018-01-08 2019-07-10 Aldes Aeraulique Système thermodynamique de chauffage, de climatisation et de production d'eau chaude sanitaire
US20210087949A1 (en) * 2018-02-28 2021-03-25 Shandong University Combined cooling, heating and power system
CN109028271A (zh) * 2018-07-11 2018-12-18 北京石油化工学院 一种冷热电联供系统
CN110849012A (zh) * 2019-09-30 2020-02-28 西安交通大学 一种二氧化碳热电储能装置及其控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
国乐君;杨洪海;周倩倩;: "天然气冷热电三联供系统的发展趋势分析", 供热制冷, no. 08 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115610635A (zh) * 2022-10-24 2023-01-17 大连海事大学 一种用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统
CN115610635B (zh) * 2022-10-24 2023-11-17 大连海事大学 一种用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统
CN116247827A (zh) * 2023-05-10 2023-06-09 长江三峡集团实业发展(北京)有限公司 工业园区综合能源系统及其运行方法
CN116247827B (zh) * 2023-05-10 2023-08-22 长江三峡集团实业发展(北京)有限公司 工业园区综合能源系统及其运行方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114033518B (zh) 2023-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110206599B (zh) 一种冷热电联储联供系统
CN104675680B (zh) 一种冷热电联供的压缩空气储能系统
CN108625988B (zh) 一种含压缩空气储能的cchp微网结构及其运行方法
CN109441741B (zh) 一种基于超临界二氧化碳循环的可调峰储能系统及其控制方法
CN110206598B (zh) 一种基于间接储冷储热的热泵储能发电系统
CN114198170B (zh) 一种基于双蓄热回路的二氧化碳储能系统及其工作方法
CN114033518B (zh) 一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统及运行方法
CN109826708A (zh) 一种先进分布式多联供的压缩空气储能系统及应用方法
CN112762424B (zh) 一种基于储热和压缩式热泵相结合的太阳能热电解耦系统及其运行方法
CN111351239B (zh) 一种太阳能储热与闭式循环耦合发电系统
CN110285700A (zh) 一种含绝热压缩空气储能的区域综合能源系统及方法
CN114109524B (zh) 基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统及运行方法
CN210441302U (zh) 一种冷热电联储联供系统
CN114413503A (zh) 可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统及运行方法
CN207688465U (zh) 一种储能式高效空气源热泵供暖系统
CN207299595U (zh) 一种太阳集热场与压缩气体储能联合运行系统
CN211598766U (zh) 分布式热电联供压缩空气储能系统
CN115727384B (zh) 实现热电机组调峰和跨季节蓄热的供热系统及运行方法
CN115031283B (zh) 一种热电灵活储供系统及其运行方法
CN115095402B (zh) 卡诺电池储能系统及使用方法
CN213872875U (zh) 一种零能耗不间断运行太阳能供暖系统
CN214540448U (zh) 一种光气电储地热耦合的园区综合能源供能系统
CN115143664A (zh) 一种涡流管式热泵储能发电系统
CN211903339U (zh) 一种太阳能储热与闭式循环耦合发电系统
CN114439560A (zh) 采用热电机组抽汽蓄热的热电式压缩空气储能系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231229

Address after: 430010 No.1, Liuhe Road, Jiang'an District, Wuhan City, Hubei Province

Patentee after: CHINA THREE GORGES Corp.

Patentee after: Three Gorges Land New Energy Investment Co.,Ltd.

Address before: No. 1 yuyuyutan South Road, Beijing, Beijing

Patentee before: CHINA THREE GORGES Corp.

TR01 Transfer of patent right