CN114109524A - 基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统及运行方法 - Google Patents
基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统及运行方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114109524A CN114109524A CN202111255482.1A CN202111255482A CN114109524A CN 114109524 A CN114109524 A CN 114109524A CN 202111255482 A CN202111255482 A CN 202111255482A CN 114109524 A CN114109524 A CN 114109524A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat
- strategy
- heat exchanger
- carbon dioxide
- cold
- 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
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 104
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 52
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 52
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 23
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 14
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 14
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 238000013486 operation strategy Methods 0.000 claims description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 6
- 239000011555 saturated liquid Substances 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
- F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
-
- 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
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
- F24S60/30—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
-
- 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
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
-
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
本发明涉及本发明公开了基于二氧化碳卡诺电池的冷‑热‑电‑水联供系统及运行方法，它包括太阳能热发电系统，所述太阳能热发电系统分别与高温罐、压缩机和热法淡水制备系统相连接；所述高温罐通过第一换热器与低温罐相连，并实现高温罐与低温罐中的储热介质经由第一换热器进行质交换；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。系统以太阳能热发电为核心结合卡诺电池储能技术构建了一整套完整的综合能源系统。
Description
技术领域
本发明涉及综合能源系统领域，具体涉及一种基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统及运行方法。
背景技术
我国幅员辽阔，包含多种极端气候区，例如西部边陲的沙漠戈壁等苦咸水地区，这类地区气候条件较差，昼夜温差大，白天需要供冷晚上则需要供暖，且淡水资源得不到保障。给生活在此种地区的人民以及驻扎的边防哨所带来诸多不便，更是阻碍了此种地区的资源开发利用。为满足生活需求，通常此种无供电地区只能依赖柴油发电机提供动力源来维持生存，这带来的高昂经济和环境成本。
为了在环境友好的前提下解决这些问题，发明专利CN201210009427.9提出了利用风能和太阳能所发电能进行地下咸水淡化，同时配备蓄电池作为后备电源。但是此种技术方案若要进一步满足冷热电的使用需求，需要配备大量的蓄电池，并且通过电制热的方式进行供暖，经济性较差且不符合品位对口利用的原则。发明专利CN201610100605.7在利用太阳能淡化咸水的同时利用水蒸气提供生活电能并给沙漠地区降温增湿。然而该系统不包含储能装置，因此仅能在日间使用。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明目的是提供基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统及运行方法，系统以太阳能热发电为核心结合卡诺电池储能技术构建了一整套完整的综合能源系统。太阳能热发电核心集成了聚光系统和基于斯特林发动机的发电系统，根据太阳辐射强度可以在发电和供热模式下进行切换。系统内配备了热法淡水制备设备，可以借助太阳能所得热量制备淡水并储存留用。日间多余的电量和多余的热量可以存储在卡诺电池储能系统中，实现夜间的冷热电供给。
为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统，它包括太阳能热发电系统，所述太阳能热发电系统分别与高温罐、压缩机和热法淡水制备系统相连接；
所述高温罐通过第一换热器与低温罐相连，并实现高温罐与低温罐中的储热介质经由第一换热器进行质交换；
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。
所述高温罐与吸收式热泵相连接。
所述热法淡水制备系统与淡水储罐相连接。
所述二氧化碳热泵循环系统是由第一换热器、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连接构成；所述第一换热器通过第一三通阀与压缩机相连，压缩机通过第二三通阀与第二换热器相连，第二换热器通过第三三通阀与节流阀相连，节流阀通过第四三通阀与第一换热器相连。
所述二氧化碳发电循环系统是由第一换热器、第一三通阀、膨胀机、第二三通阀、第二换热器、第三三通阀、第四三通阀与工质泵相连接构成；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相连，第二换热器通过第三三通阀与工质泵，工质泵通过第四三通阀与第一换热器相连。
基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统的运行方法，包含日间与夜间两种典型工况，日间系统根据太阳辐射强度不同在发电和制水工况间切换，夜间系统则直接调用储能设备，实现全天候冷-热-电-水联供。
所述两种典型工况由7种运行策略构成，运行策略具体过程如下：
充电策略：即二氧化碳热泵循环，电能转化成热能储存起来；太阳能热发电系统所发电能输入到压缩机，二氧化碳工质经过压缩机被压缩成为高温高压的气体，之后在第一换热器中将热量传递给由低温罐传输至高温罐的储热介质，然后经过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由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；
供电策略：日间工况下由太阳能热发电系统直接向需求侧供电；
制水策略：太阳能热发电系统所产热能输入到热法淡水制备系统中，制备出的淡水储存到淡水储罐中；
供水策略：由淡水储罐供给淡水给需求侧；
供热策略：由高温罐直接向需求侧供给热量；
供冷策略：吸收式热泵由高温罐中的热量驱动，向需求侧供给冷量。
根据系统的冷-热-电-水需求场景能够针对性的制定如下所示的运行方法，
当处于日间工况时：
无冷热需求时：太阳辐射强时采用供电策略+充电策略，太阳辐射弱时采用放电策略+制水策略；
热需求时：太阳辐射强时采用供电策略+充电策略+供热策略，太阳辐射弱时采用放电策略+制水策略+供热策略；
冷需求时：太阳辐射强时采用供电策略+充电策略+供冷策略，太阳辐射弱时放电策略+制水策略+供冷策略；
当处于夜间工况时：
无冷热需求时：采用放电策略；
热需求时：采用放电策略+供热策略；
冷需求时：采用放电策略+供冷策略。
本发明有如下有益效果：
1、基于二氧化碳卡诺电池的“冷-热-电-水”联供系统可以有效解决远离电网且燃料运输困难的边远地区的能源需求问题。而且以太阳能利用为核心的“冷-热-电-水”联供系统切合国家“3060”的碳减排规划，能够在局部地区实现以可再生能源驱动的碳中和能源系统。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。再结合淡水的制备与存储，实现了系统内的“能-联合存储”，从而实现对“冷-热-电-水”需求的满足。且该系统的输入能源仅为太阳能，因此具备“冷-热-电-水”需求的其他地区，如岛屿，也可实现脱离电网和化石能源的自给自足。综上，本系统具备广阔的应用前景，并且可以对碳中和的愿景实现有力支撑。
2、本发明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，且符合品位对口利用方式的“冷-热-电-水”联供系统。
3、本发明集成的热法淡水制备系统可以在太辐射强度下降无法发电时转为制备热水，充分利用太阳能。
4、本发明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他符合需求的工质。
5、本发明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。
6、本发明的太阳能热发电系统由包括但不限于碟式、槽式或者塔式的聚光系统以及斯特林发动机、发电机构成。
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为本发明系统的冷-热-电-水联供运行方法流程图。
图2为本发明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、太阳能热发电系统13、吸收式热泵14、热法淡水制备系统15、淡水储罐16。
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1-2，基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统，它包括太阳能热发电系统13，所述太阳能热发电系统13分别与高温罐1、压缩机5和热法淡水制备系统15相连接；所述高温罐1通过第一换热器3与低温罐2相连，并实现高温罐1与低温罐2中的储热介质经由第一换热器3进行质交换；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。通过采用上述的系统，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。
进一步的，所述高温罐1与吸收式热泵14相连接。通过上述的吸收式热泵14由高温罐1中的热量驱动，向需求侧供给冷量。
进一步的，所述热法淡水制备系统15与淡水储罐16相连接。通过热法淡水制备系统15能够实现淡水制备。
进一步的，所述二氧化碳热泵循环系统是由第一换热器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，压缩机5通过第二三通阀6与第二换热器7相连，第二换热器7通过第三三通阀8与节流阀9相连，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冷热联动。
进一步的，所述二氧化碳发电循环系统是由第一换热器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与工质泵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相连，第二换热器7通过第三三通阀8与工质泵12，工质泵12通过第四三通阀10与第一换热器3相连。通过上述的二氧化碳发电循环系统能够实现发电过程。
实施例2：
基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统的运行方法，包含日间与夜间两种典型工况，日间系统根据太阳辐射强度不同在发电和制水工况间切换，夜间系统则直接调用储能设备，实现全天候冷-热-电-水联供。
所述两种典型工况由7种运行策略构成，运行策略具体过程如下：
充电策略：即二氧化碳热泵循环，电能转化成热能储存起来；太阳能热发电系统13所发电能输入到压缩机5，二氧化碳工质经过压缩机5被压缩后成为高温高压的气体，之后在第一换热器3中将热量传递给由低温罐2传输至高温罐1的储热介质，然后经过节流阀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中吸收由高温罐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；
供电策略：日间工况下由太阳能热发电系统13直接向需求侧供电；
制水策略：太阳能热发电系统13所产热能输入到热法淡水制备系统15中，制备出的淡水储存到淡水储罐16中；
供水策略：由淡水储罐16供给淡水给需求侧；
供热策略：由高温罐1直接向需求侧供给热量；
供冷策略：吸收式热泵14由高温罐1中的热量驱动，向需求侧供给冷量。
实施例3：
参见1，根据系统的冷-热-电-水需求场景能够针对性的制定如下所示的运行方法，
当处于日间工况时：
无冷热需求时：太阳辐射强时采用供电策略+充电策略，太阳辐射弱时采用放电策略+制水策略；
热需求时：太阳辐射强时采用供电策略+充电策略+供热策略，太阳辐射弱时采用放电策略+制水策略+供热策略；
冷需求时：太阳辐射强时采用供电策略+充电策略+供冷策略，太阳辐射弱时放电策略+制水策略+供冷策略；
当处于夜间工况时：
无冷热需求时：采用放电策略；
热需求时：采用放电策略+供热策略；
冷需求时：采用放电策略+供冷策略。
Claims (8)
1.基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统，其特征在于：它包括太阳能热发电系统（13），所述太阳能热发电系统（13）分别与高温罐（1）、压缩机（5）和热法淡水制备系统（15）相连接；
所述高温罐（1）通过第一换热器（3）与低温罐（2）相连，并实现高温罐（1）与低温罐（2）中的储热介质经由第一换热器（3）进行质交换；
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。
2.根据权利要求1所述的基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统，其特征在于：所述高温罐（1）与吸收式热泵（14）相连接。
3.根据权利要求1所述的基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统，其特征在于：所述热法淡水制备系统（15）与淡水储罐（16）相连接。
4.根据权利要求1所述的基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统，其特征在于：所述二氧化碳热泵循环系统是由第一换热器（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）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，压缩机（5）通过第二三通阀（6）与第二换热器（7）相连，第二换热器（7）通过第三三通阀（8）与节流阀（9）相连，节流阀（9）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所述的基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统，其特征在于：所述二氧化碳发电循环系统是由第一换热器（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）与工质泵（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）相连，第二换热器（7）通过第三三通阀（8）与工质泵（12），工质泵（12）通过第四三通阀（10）与第一换热器（3）相连。
6.权利要求1-5任意一项所述基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统的运行方法，其特征在于，包含日间与夜间两种典型工况，日间系统根据太阳辐射强度不同在发电和制水工况间切换，夜间系统则直接调用储能设备，实现全天候冷-热-电-水联供。
7.根据权利要求6所述基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统的运行方法，其特征在于，所述两种典型工况由7种运行策略构成，运行策略具体过程如下：
充电策略：即二氧化碳热泵循环，电能转化成热能储存起来；太阳能热发电系统（13）所发电能输入到压缩机（5），二氧化碳工质经过压缩机（5）被压缩成为高温高压的气体，之后在第一换热器（3）中将热量传递给由低温罐（2）传输至高温罐（1）的储热介质，然后经过节流阀（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）中吸收由高温罐（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）；
供电策略：日间工况下由太阳能热发电系统（13）直接向需求侧供电；
制水策略：太阳能热发电系统（13）所产热能输入到热法淡水制备系统（15）中，制备出的淡水储存到淡水储罐（16）中；
供水策略：由淡水储罐（16）供给淡水给需求侧；
供热策略：由高温罐（1）直接向需求侧供给热量；
供冷策略：吸收式热泵（14）由高温罐（1）中的热量驱动，向需求侧供给冷量。
8.根据权利要求7所述基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统的运行方法，其特征在于，根据系统的冷-热-电-水需求场景能够针对性的制定如下所示的运行方法，
当处于日间工况时：
无冷热需求时：太阳辐射强时采用供电策略+充电策略，太阳辐射弱时采用放电策略+制水策略；
热需求时：太阳辐射强时采用供电策略+充电策略+供热策略，太阳辐射弱时采用放电策略+制水策略+供热策略；
冷需求时：太阳辐射强时采用供电策略+充电策略+供冷策略，太阳辐射弱时放电策略+制水策略+供冷策略；
当处于夜间工况时：
无冷热需求时：采用放电策略；
热需求时：采用放电策略+供热策略；
冷需求时：采用放电策略+供冷策略。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111255482.1A CN114109524B (zh) | 2021-10-27 | 2021-10-27 | 基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统及运行方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111255482.1A CN114109524B (zh) | 2021-10-27 | 2021-10-27 | 基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统及运行方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114109524A true CN114109524A (zh) | 2022-03-01 |
| CN114109524B CN114109524B (zh) | 2023-07-14 |
Family
ID=80377024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111255482.1A Active CN114109524B (zh) | 2021-10-27 | 2021-10-27 | 基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统及运行方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114109524B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN116247828A (zh) * | 2023-05-12 | 2023-06-09 | 长江三峡集团实业发展(北京)有限公司 | 一种基于卡诺电池和地热能的储能系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105257425A (zh) * | 2014-06-11 | 2016-01-20 | 凯文·李·弗里斯特 | 具有集成能源供给、存储设备和混合控制系统的五重效果发电多循环混合可再生能源系统 |
| CN106286170A (zh) * | 2016-08-15 | 2017-01-04 | 西安交通大学 | 太阳能、海水源热泵、燃气及超临界二氧化碳船舶联合发电系统 |
| CN107084103A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-08-22 | 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 | 一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统 |
| WO2018184612A1 (de) * | 2017-04-04 | 2018-10-11 | Zhenhua Xi | Verfahren und anlagensystem zur energieumwandlung mittels kohlendioxid |
| US20180302022A1 (en) * | 2015-09-11 | 2018-10-18 | Boly Media Communications (Shenzhen) Co., Ltd. | Integrated solar energy utilization apparatus and system |
-
2021
- 2021-10-27 CN CN202111255482.1A patent/CN114109524B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105257425A (zh) * | 2014-06-11 | 2016-01-20 | 凯文·李·弗里斯特 | 具有集成能源供给、存储设备和混合控制系统的五重效果发电多循环混合可再生能源系统 |
| US20180302022A1 (en) * | 2015-09-11 | 2018-10-18 | Boly Media Communications (Shenzhen) Co., Ltd. | Integrated solar energy utilization apparatus and system |
| CN106286170A (zh) * | 2016-08-15 | 2017-01-04 | 西安交通大学 | 太阳能、海水源热泵、燃气及超临界二氧化碳船舶联合发电系统 |
| WO2018184612A1 (de) * | 2017-04-04 | 2018-10-11 | Zhenhua Xi | Verfahren und anlagensystem zur energieumwandlung mittels kohlendioxid |
| CN107084103A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-08-22 | 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 | 一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 苏亚欣,费正定,杨翔翔: "太阳能冷热电联供分布式能源系统的研究", 能源工程, no. 05 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN116247828A (zh) * | 2023-05-12 | 2023-06-09 | 长江三峡集团实业发展(北京)有限公司 | 一种基于卡诺电池和地热能的储能系统 |
| CN116247828B (zh) * | 2023-05-12 | 2023-07-21 | 长江三峡集团实业发展(北京)有限公司 | 一种基于卡诺电池和地热能的储能系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114109524B (zh) | 2023-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7964787B2 (en) | Hybrid solar power generator | |
| CN109687002A (zh) | 一种分布式冷热电联供系统 | |
| CN113644864B (zh) | 基于压缩二氧化碳储能的月球基地能源供给系统及方法 | |
| 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 | |
| CN109026241A (zh) | 一种热泵压缩空气储能系统 | |
| 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 | |
| CN214841747U (zh) | 一种多能源联合驱动的太阳能与地源热泵复合系统 | |
| CN107026471A (zh) | 一种基于多种可再生能源耦合的分布式发电系统 | |
| 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 | |
| CN110159380B (zh) | 单罐闭式循环储能发电系统 | |
| CN115075903A (zh) | 一种光热增强的超临界二氧化碳储能系统及方法 | |
| CN101929445A (zh) | 一种分布式太阳能热/冷-电联供系统 | |
| 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 | |
| CN206694190U (zh) | 一种风光储能系统 | |
| 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 | |
| CN110108045A (zh) | 一种太阳能供能装置 | |
| CN115468317A (zh) | 一种基于太阳能光伏光热梯级利用的卡诺电池储能装置 | |
| CN115416707A (zh) | 一种用于轨道车辆的综合热管理系统及其控制方法 | |
| CN115930475A (zh) | 一种热电联供的热泵储能系统 | |
| CN115143664A (zh) | 一种涡流管式热泵储能发电系统 | |
| CN114382560A (zh) | 一种光伏发电与压缩空气储能耦合的热电联产系统 | |
| CN110645732B (zh) | 一种基于可逆膨胀机的综合能源系统及运行方法 | |
| CN111636933A (zh) | 核能系统和基于其的复合能源系统 | |
| CN221839815U (zh) | 一种建筑物太阳能综合利用装置 | |
| CN216714617U (zh) | 一种地热光热联合发电系统 |
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: 20231225 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 |