CN114135349A - 热电厂余热再利用方法及与热电厂耦合的储能发电系统 - Google Patents

Abstract

一种热电厂余热再利用方法及与热电厂耦合的储能发电系统，热电厂余热再利用方法包括以下步骤：在储能过程中，具体方法如下：气体工质进入热电厂余热换热器中以吸收热能至高温态，高温的气体工质流入高温填充床，将热能存储在高温填充床的固体蓄热工质中；驱动气体工质流入冷能回收换热器中以吸收冷能至低温状态，低温气体工质沿着管路流入低温填充床，将冷能存储在低温填充床的固体蓄热工质中；在释能过程中，将高温填充床和低温填充床中存储的高温热能和低温冷能转化为电能释放。通过上述结构可以解决现有技术中的电力储能技术无法在兼顾经济和效率的同时，实现热电厂余热回收、削峰填谷以及电网负荷平衡的功能。

Description

热电厂余热再利用方法及与热电厂耦合的储能发电系统

技术领域

本发明涉及热泵储电储能以及能量再利用技术领域，具体涉及一种热电厂余热再利用方法及与热电厂耦合的储能发电系统。

背景技术

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。但是，上述电力储能方法均具有较大的问题。例如，1.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，具有建设周期很长且初期投资巨大的问题。而且，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。2.常见的压缩空气储能系统需要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、可再生的能源发展要求。3.更为先进的压缩空气储能系统，如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。虽然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，并且还需要大型储气室的问题。

为了解决现有电力储能技术的不足，本领域技术人员考虑到现有的热电厂调峰灵活性有待提高，所以针对现有电力储能技术的不足以及现有的热电厂调峰深度有待提高的问题，急需一种利用热电厂余热实现冷热电存储相互转化与联供的能源系统。

发明内容

本发明旨在提供一种热电厂余热再利用方法及与热电厂耦合的储能发电系统，以解决现有技术中的电力储能技术无法在兼顾经济和效率的同时，实现热电厂余热回收、削峰填谷以及电网负荷平衡。为此，本发明提供一种热电厂余热再利用方法，包括以下步骤：

在储能过程中，使用电能制得低温冷能，并从热电厂中吸收高温热能，并储存获得的热能和冷能，具体方法如下：

驱动气体工质进入热电厂余热换热器中以吸收热能至高温态，高温的气体工质流入高温填充床与该高温填充床内的固体蓄热工质换热，将热能存储在所述高温填充床的固体蓄热工质中；

驱动气体工质流入冷能回收换热器中以吸收冷能至低温状态，低温气体工质沿着管路流入低温填充床，所述低温气体工质与所述低温填充床内固体蓄冷工质进行热交换，将冷能存储在所述低温填充床的固体蓄热工质中；

在释能过程中，将所述高温填充床和所述低温填充床中存储的高温热能和低温冷能转化为电能释放，具体方法如下：

通过将室温常压的气体工质流入所述低温填充床与该低温填充床的低温固体蓄冷材料进行热交换，以吸收所述低温填充床中的冷能转变至低温常压状态工质；所述低温常压状态工质流入释能压缩机组压缩至常温高压状态，在所述压缩过程中不可逆产生的高于环境温度的热将通过余热排散换热器排散到环境中，流经余热排散换热器的室温高压气体流入高温填充床吸收存储在所述高温填充床中的高温热能以得到高温高压气体工质，该高温高压气体工质进入释能膨胀机组膨胀做功至常温常压状态；所述释能膨胀机组驱动连接发电单元，以释放电能。

可选的，热电厂余热再利用方法还包括：设置在热电厂余热吸收回路中，将燃料的化学能转化为电能释放的步骤，具体步骤如下：

给水泵驱动水工质流入锅炉，该水工质吸收所述锅炉中燃料燃烧释放的热能转换至高温高压蒸汽态，该高温高压蒸汽态的水蒸气经过汽轮机的膨胀作用转换至低温低压态后，该介质进入冷凝器冷凝成液态并重新被给水泵泵至锅炉中吸收燃烧热。所述汽轮机驱动连接热电厂发电机，用于将燃料的化学能转化为电能释放。

可选的，热电厂余热再利用方法还包括：在用电负荷低时，通过所述锅炉产生的部分高温高压水蒸气产生电能输出的步骤，具体步骤如下：

当用电负荷低时，所述锅炉主蒸汽管道的部分高温高压水蒸气沿着管路进入热电厂余热换热器释放热能以变成常温高压的液态水工质；该常温高压的液态水工质沿着管道流入液体膨胀机，膨胀至常温低压状态后流入凝汽器；所述液体膨胀机用于对常温高压的液态水工质实现泄压，并驱动余热吸收回路发电单元以产生电能输出。

可选的，热电厂余热再利用方法还包括：产生低温冷能的步骤，具体步骤如下：

常温常压的气体工质受驱动地流入制冷压缩机构压缩至高温高压状态，同时经过间冷换热机构将压缩热排散；经过多级压缩和多级间冷的常温高压气体工质，流入制冷膨胀机组膨胀至低温常压态；随后，低温常压的气体工质流入冷能回收换热器释放冷能至常温常压态；该常温常压态的气体工质再次进入多级间冷压缩机内，以循环产生低温冷能。

可选的，热电厂余热再利用方法还包括：储能过程中维持回路管道的气体质量守恒以及压力稳定的步骤，具体步骤如下：

在所述高温填充床蓄热过程中，所述高温填充床内气体密度降低，打开第二流量控制阀门，所述高温填充床内的气体通过第二流量控制阀门排入缓冲罐；

在所述低温填充床蓄冷过程中，所述低温填充床内气体密度提高，打开第一流量控制阀门，缓冲罐中的气体工质沿着管路通过第一流量控制阀门补入所述低温填充床。

可选的，热电厂余热再利用方法还包括：释能过程中维持回路管道的气体质量守恒以及压力稳定的步骤，具体步骤如下：

在所述低温填充床冷能释放过程中，所述低温填充床内气体密度降低，打开第一流量控制阀门，使气体工质沿管路通过所述第一流量控制阀门流入缓冲罐，以维持回路压力稳定；

在所述高温填充床热能释放过程中，所述高温填充床内气体密度增大，启动压力调节压缩机，将缓冲罐中的气体泵入高温填充床，以维持回路压力稳定。

一种与热电厂耦合的储能发电系统，包括：

热泵制冷回路为逆向布雷顿循环制冷回路，包括：制冷回路驱动单元、制冷膨胀机组、制冷压缩机构、冷能回收换热器、间冷换热机构；

热电厂余热吸收回路，包括：水泵、锅炉、汽轮机、热电厂发电机、凝汽器、热电厂余热换热器、液体膨胀机23、余热吸收回路发电单元；

热能存储回路，包括：与所述热电厂余热吸收回路共用的所述热电厂余热换热器，以及高温填充床和高温循环风机；

冷能存储回路，包括：与所述热泵制冷回路共用的所述冷能回收换热器，以及低温填充床和低温循环风机；

冷热能热机发电回路，包括：与所述冷能存储回路共用的所述低温填充床、与所述热能存储回路共用的所述高温填充床，以及释能压缩机组、第一余热排散换热器、第二余热排散换热器、释能膨胀机组、发电单元；

气体工质质量平衡回路，包括：缓冲罐、第一流量控制阀门、第二流量控制阀门、压力调节压缩机。

在所述热电厂余热吸收回路中的流动工质为水或者水蒸气或者水和水蒸气二者的混合物；和/或，

在所述热能存储回路和/或所述冷能存储回路和/或所述制冷回路和/或所述冷热能热机发电回路中的气体工质为氩气、空气、氮气、氦气中的一种或多种。

所述高温填充床和所述低温填充床为圆柱体结构或球体结构或长方体结构；和/或，

所述高温填充床和所述低温填充床内的固体介质为岩石、沙石、金属颗粒、固体砖等材料中的一种或为至少两种材料的组合物。

所述制冷回路驱动单元为驱动电机；所述驱动电机采用电站低谷电、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力源；和/或，

制冷压缩机组和释能压缩机组二者总压比为3至40之间；所述制冷压缩机组具有多台压缩机时，多台压缩机为共轴串联形式或者分轴并联形式相连。在并联形式中，各分轴与主驱动轴动连接；

制冷膨胀机组和释能膨胀机组二者总膨胀比为3至40之间；当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。

所述制冷压缩机构包括：第一制冷压缩机组、第二制冷压缩机组和第三制冷压缩机组。

所述间冷换热机构包括：第一间冷换热器、第二间冷换热器，以及第三间冷换热器。

本发明中的与热电厂耦合的储能发电系统应用到上述热电厂余热再利用方法中。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的热电厂余热再利用方法，包括以下步骤：

在储能过程中，使用电能制得低温冷能，并从热电厂中吸收高温热能，并储存获得的热能和冷能，具体方法如下：

驱动气体工质进入热电厂余热换热器中以吸收热能至高温态，高温的气体工质流入高温填充床与该高温填充床内的固体蓄热工质换热，将热能存储在所述高温填充床的固体蓄热工质中；

驱动气体工质流入冷能回收换热器中以吸收冷能至低温状态，低温气体工质沿着管路流入低温填充床，所述低温气体工质与所述低温填充床内固体蓄冷工质进行热交换，将冷能存储在所述低温填充床的固体蓄热工质中；

在释能过程中，将所述高温填充床和所述低温填充床中存储的高温热能和低温冷能转化为电能释放，具体方法如下：

通过将室温常压的气体工质流入所述低温填充床与该低温填充床的低温固体蓄冷材料进行热交换，以吸收所述低温填充床中的冷能转变至低温常压状态工质；所述低温常压状态工质流入释能压缩机组压缩至常温高压状态，在所述压缩过程中不可逆产生的高于环境温度的热将通过余热排散换热器排散到环境中，流经余热排散换热器的室温高压气体流入高温填充床吸收存储在所述高温填充床中的高温热能以得到高温高压气体工质，该高温高压气体工质进入释能膨胀机组膨胀做功至常温常压状态；所述释能膨胀机组驱动连接发电单元，以释放电能。

在本发明中，通过将热电厂与上述储能发电系统耦合，可以有效地使火电在提供用电需求的同时需要提供调峰服务。从而使本发明中的储能发电系统可以在用电低谷时，将热电厂高品位的余热进行回收，存储起来。同时使用常规电站低谷电、核电、风电、太阳能发电、水电或者潮汐发电等制高品位冷能并实现存储。另外，分别采用上述低温填充床和高温填充床实现冷热能存储具有较高的储能效率，在用电高峰期，将在用电低谷时段存储的高品位冷热能通过热机循环转化为动能，再通过发电单元转化为电能释放，从而实现了热电厂余热回收、削峰填谷以及电网负荷平衡。通过本发明提供的热电厂余热再利用方法可以在兼顾经济和效率的同时，实现热电厂余热回收、削峰填谷以及电网负荷平衡。

2.本发明提供的热电厂余热再利用方法，还包括以下步骤：

储能过程中维持回路管道的气体质量守恒以及压力稳定的步骤，具体步骤如下：在所述高温填充床蓄热过程中，所述高温填充床内气体密度降低，打开第二流量控制阀门，所述高温填充床内的气体通过第二流量控制阀门排入缓冲罐；在所述低温填充床蓄冷过程中，所述低温填充床内气体密度提高，打开第一流量控制阀门，缓冲罐中的气体工质沿着管路通过第一流量控制阀门补入所述低温填充床。

释能过程中维持回路管道的气体质量守恒以及压力稳定的步骤，具体步骤如下：

在所述低温填充床冷能释放过程中，所述低温填充床内气体密度降低，打开第一流量控制阀门，使气体工质沿管路通过所述第一流量控制阀门流入缓冲罐，以维持回路压力稳定；在所述高温填充床热能释放过程中，所述高温填充床内气体密度增大，启动压力调节压缩机，将缓冲罐中的气体泵入高温填充床，以维持回路压力稳定。

通过上述流量控制阀门和缓冲罐的相互配合即可分别实现在储能过程中以及释能过程中均可以有效地实现储能发电系统的回路压力稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的与热电厂耦合的储能发电系统结构示意图。

附图标记说明：

1-给水泵；2-锅炉；3-汽轮机；4-热电厂发电机；5-冷凝器；6-热电厂余热换热器；7-制冷回路驱动单元；8-制冷膨胀机组；9-第一制冷压缩机组；10-第二制冷压缩机组；11-第三制冷压缩机组；12-第一间冷换热器；13-第二间冷换热器；14-第三间冷换热器；15-冷能回收换热器；16-低温填充床；17-释能压缩机组；18-余热排散换热器；19-高温填充床；20-释能膨胀机组；21-第二余热排散换热器；22-发电单元；23-液体膨胀机；24-余热吸收回路发电单元；25-高温循环风机；26-低温循环风机；27-缓冲罐；28-第一流量控制阀门；29-第二流量控制阀门；30-压力调节压缩机。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

记载了一种与热电厂耦合的储能发电系统，如图1所示，其包括：

热泵制冷回路为逆向布雷顿循环制冷回路，包括：制冷回路驱动单元7、制冷膨胀机组8、制冷压缩机构、冷能回收换热器15、间冷换热机构；所述制冷压缩机构包括：第一制冷压缩机组9、第二制冷压缩机组10和第三制冷压缩机组11；所述间冷换热机构包括：第一间冷换热器12、第二间冷换热器13，以及第三间冷换热器14；

热电厂余热吸收回路，包括：水泵1、锅炉2、汽轮机3、热电厂发电机4、凝汽器5、热电厂余热换热器6、液体膨胀机2323、余热吸收回路发电单元24；

热能存储回路，包括：与所述热电厂余热吸收回路共用的所述热电厂余热换热器6，以及高温填充床19和高温循环风机25；

冷能存储回路，包括：与所述热泵制冷回路共用的所述冷能回收换热器15，以及低温填充床16和低温循环风机26；

冷热能热机发电回路，包括：与所述冷能存储回路共用的所述低温填充床16、与所述热能存储回路共用的所述高温填充床19，以及释能压缩机组17、第一余热排散换热器18、第二余热排散换热器21、释能膨胀机组20、发电单元22；

气体工质质量平衡回路，包括：缓冲罐27、第一流量控制阀门28、第二流量控制阀门29、压力调节压缩机30。

本实施例中，在所述热电厂余热吸收回路中的流动工质为水或者水蒸气或者水和水蒸气二者的混合物；

本实施例中，所述高温填充床19和所述低温填充床16为圆柱体结构；

当然，本实施例对构成制冷压缩机构的制冷压缩机组数量不做具体限定，在其它实施例中，制冷压缩机组还可以为1个、两个或三个以上。

当然，本实施例对构成间冷换热机构的间冷换热器数量不做具体限定，在其它实施例中，间冷换热器还可以为1个、两个或三个以上。

当然，本实施例对高温填充床19和低温填充床16形状不做具体限定，在其它实施例中，高温填充床19和低温填充床16还可以为圆柱体结构或球体结构或长方体结构。

当然，本实施例对高温填充床19和低温填充床16内的固体介质不做具体限定，在其它实施例中，所述高温填充床19和所述低温填充床16内的固体介质为岩石、沙石、金属颗粒、固体砖等材料中的一种或为至少两种材料的组合物。

当然，本实施例对制冷回路驱动单元7的电力来源不做具体限定，在其它实施例中，所述制冷回路驱动单元7为驱动电机；所述驱动电机采用电站低谷电、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力源；

实施例2

记载了一种与热电厂耦合的储能发电系统，如图1所示，其以下步骤：

在储能过程中，使用电能制得低温冷能，并从热电厂中吸收高温热能，并储存获得的热能和冷能，具体方法如下：

驱动气体工质进入热电厂余热换热器6中以吸收热能至高温态，高温的气体工质流入高温填充床19与该高温填充床19内的固体蓄热工质换热，将热能存储在所述高温填充床19的固体蓄热工质中；

驱动气体工质流入冷能回收换热器15中以吸收冷能至低温状态，低温气体工质沿着管路流入低温填充床16，所述低温气体工质与所述低温填充床16内固体蓄冷工质进行热交换，将冷能存储在所述低温填充床16的固体蓄热工质中；

在释能过程中，将所述高温填充床19和所述低温填充床16中存储的高温热能和低温冷能转化为电能释放，具体方法如下：

通过将室温常压的气体工质流入所述低温填充床16与该低温填充床16的低温固体蓄冷材料进行热交换，以吸收所述低温填充床16中的冷能转变至低温常压状态工质；所述低温常压状态工质流入释能压缩机组17压缩至常温高压状态，在所述压缩过程中不可逆产生的高于环境温度的热将通过余热排散换热器18排散到环境中，流经余热排散换热器18的室温高压气体流入高温填充床19吸收存储在所述高温填充床19中的高温热能以得到高温高压气体工质，该高温高压气体工质进入释能膨胀机组20膨胀做功至常温常压状态；所述释能膨胀机组20驱动连接发电单元22，以释放电能。

在本实施例中，设置在热电厂余热吸收回路中，将燃料的化学能转化为电能释放的步骤，具体步骤如下：

给水泵1驱动水工质流入锅炉2，该水工质吸收所述锅炉2中燃料燃烧释放的热能转换至高温高压蒸汽态，该高温高压蒸汽态的水蒸气经过汽轮机3的膨胀作用转换至低温低压态后，该介质进入冷凝器5冷凝成液态并重新被给水泵1泵至锅炉中吸收燃烧热。所述汽轮机3驱动连接热电厂发电机4，用于将燃料的化学能转化为电能释放。

在本实施例中，在用电负荷低时，通过所述锅炉2产生的部分高温高压水蒸气产生电能输出的步骤，具体步骤如下：

当用电负荷低时，所述锅炉2主蒸汽管道的部分高温高压水蒸气沿着管路进入热电厂余热换热器6释放热能以变成常温高压的液态水工质；该常温高压的液态水工质沿着管道流入液体膨胀机23，膨胀至常温低压状态后流入凝汽器5；所述液体膨胀机23用于对常温高压的液态水工质实现泄压，并驱动余热吸收回路发电单元24以产生电能输出。

在本实施例中，产生低温冷能的步骤，具体步骤如下：

常温常压的气体工质受驱动地流入制冷压缩机构压缩至高温高压状态，同时经过间冷换热机构将压缩热排散；经过多级压缩和多级间冷的常温高压气体工质，流入制冷膨胀机组8膨胀至低温常压态；随后，低温常压的气体工质流入冷能回收换热器15释放冷能至常温常压态；该常温常压态的气体工质再次进入多级间冷压缩机内，以循环产生低温冷能。

在本实施例中，储能过程中维持回路管道的气体质量守恒以及压力稳定的步骤，具体步骤如下：

在所述高温填充床19蓄热过程中，所述高温填充床19内气体密度降低，打开第二流量控制阀门29，所述高温填充床19内的气体通过第二流量控制阀门29排入缓冲罐27；

在所述低温填充床16蓄冷过程中，所述低温填充床16内气体密度提高，打开第一流量控制阀门28，缓冲罐27中的气体工质沿着管路通过第一流量控制阀门28补入所述低温填充床16。

在本实施例中，释能过程中维持回路管道的气体质量守恒以及压力稳定的步骤，具体步骤如下：

在所述低温填充床16冷能释放过程中，所述低温填充床16内气体密度降低，打开第一流量控制阀门28，使气体工质沿管路通过所述第一流量控制阀门28流入缓冲罐27，以维持回路压力稳定；

在所述高温填充床19热能释放过程中，所述高温填充床19内气体密度增大，启动压力调节压缩机30，将缓冲罐27中的气体泵入高温填充床19，以维持回路压力稳定。

储释过程气体工质流动方向及状态变化如下：

在储能过程中，使用电能制低温冷能，并从热电厂中吸收高温热能：

在热电厂余热吸收回路中，给水泵1驱动水工质流入锅炉2，吸收锅炉2中燃料燃烧释放的热能至高温高压蒸汽态，高温高压的水蒸气经过汽轮机3的膨胀至低温低压态后进入冷凝器5冷凝成液态重新被给水泵1泵至锅炉中吸收燃烧热。汽轮机3驱动连接热电厂发电机4。如此反复循环，不断将燃料的化学能转化为电能释放。

当用电负荷低时，从锅炉2主蒸汽管道抽取一部分高温高压的水蒸气，高温高压水蒸气沿着管路进入热电厂余热换热器6释放热能。之后常温高压的液态水工质沿着管道流入液体膨胀机23，膨胀至常温低压状态后流入凝汽器5。液体膨胀机驱动连接余热吸收回路发电单元24，液体膨胀机的作用是对高压水工质泄压，在此过程中将产生一部分电能输出。

同时，启动热能存储回路中的循环风机25，驱动气体工质进入热电厂余热换热器6中吸收热能至高温态，高温的气体工质流入高温填充床19与其中的固体蓄热工质换热，将热能存储在高温填充床19中的固体蓄热工质中。

启动热泵循环制冷回路。制冷膨胀机组8和制冷压缩机构传动连接，制冷回路驱动单元7驱动连接制冷压缩机构。常温常压的气体工质流入制冷压缩机构压缩至较高温度和较高压力，间冷换热机构将压缩热排散到环境中。经过多级压缩和多级间冷的常温高压气体工质，流入制冷膨胀机组8膨胀至低温常压态。随后低温常压的气体工质流入冷能回收换热器15释放冷能至常温常压态。常温常压的气体工质再次进入多级间冷压缩机内，如此反复，不断的产生低温冷能。

同时，启动冷能存储回路，低温循环风机26驱动回路中的气体工质流入冷能回收换热器15吸收冷能至低温状态，低温的气体工质沿着管路流入低温填充床16的入口，与其中的固体蓄冷工质进行热交换，将冷能存储到低温填充床16中存储。

随着蓄冷和蓄热过程的进行，填充床内气体工质的密度发生变化。高温填充床19内气体密度降低，因此需要向外排气来维持容器内部压力稳定；而低温填充床16内气体温度降低，密度提高。因此需要向填充床内补气来维持压力稳定。储能时，打开缓冲罐27进气阀上的流量控制阀门28和29，缓冲罐27中的气体工质沿着管路通过流量控制阀门28补入低温填充床16，高温填充床19内的气体通过流量控制阀门29排入缓冲罐27。

当处于用电高峰期，系统向外释能：

启动冷热能热机发电回路，将储能过程中存储的高温热能和低温冷能转化为电能释放。冷热能热机发电回路中，通过管路将低温填充床16、释能压缩机组17、余热排散换热器18、高温填充床19、释能膨胀机组20、余热排散换热器21依次连通。具体气体工质状态在回路中的变化情况如下：室温常压的气体工质流入低温填充床16与其中低温的固体蓄冷材料进行热交换，吸收存储在其中的冷能至低温常压状态后，流入释能压缩机组17压缩至常温高压状态。压缩过程的不可逆产生的高于环境温度的热将通过余热排散换热器18排散到环境中，流经余热排散换热器18的室温高压气体流入高温填充床19吸收存储在其中的高温热能。高温高压的气体工质进入释能膨胀机组20膨胀做功至常温常压状态。释能膨胀机组20驱动连接发电单元22，将电能释放出来。经过膨胀后气体中的余热由余热排散换热器21排散到环境中后，室温常压的气体工质重新进入低温填充床16吸收其中的低温冷能，如此反复循环，不断的将存储的高温热能和低温冷能转化为电能释放出来。

释能过程中，随着冷热能释放，低温填充床16内气体密度降低，而高温填充床19内气体密度增大。为了维持回路压力稳定，打开流量控制阀门28，使气体工质沿管路通过流量控制阀门28流入缓冲罐27。启动压力调节压缩机30，将缓冲罐27中的气体泵入高温填充床19。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种热电厂余热再利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

在储能过程中，使用电能制得低温冷能，并从热电厂中吸收高温热能，并储存获得的热能和冷能，具体方法如下：

驱动气体工质进入热电厂余热换热器(6)中以吸收热能至高温态，高温的气体工质流入高温填充床(19)与该高温填充床(19)内的固体蓄热工质换热，将热能存储在所述高温填充床(19)的固体蓄热工质中；

驱动气体工质流入冷能回收换热器(15)中以吸收冷能至低温状态，低温气体工质沿着管路流入低温填充床(16)，所述低温气体工质与所述低温填充床(16)内固体蓄冷工质进行热交换，将冷能存储在所述低温填充床(16)的固体蓄热工质中；

在释能过程中，将所述高温填充床(19)和所述低温填充床(16)中存储的高温热能和低温冷能转化为电能释放，具体方法如下：

通过将室温常压的气体工质流入所述低温填充床(16)与该低温填充床(16)的低温固体蓄冷材料进行热交换，以吸收所述低温填充床(16)中的冷能转变至低温常压状态工质；所述低温常压状态工质流入释能压缩机组(17)压缩至常温高压状态，在压缩过程中不可逆产生的高于环境温度的热将通过余热排散换热器(18)排散到环境中，流经余热排散换热器(18)的室温高压气体流入高温填充床(19)吸收存储在所述高温填充床(19)中的高温热能以得到高温高压气体工质，该高温高压气体工质进入释能膨胀机组(20)膨胀做功至常温常压状态；所述释能膨胀机组(20)驱动连接发电单元(22)，以释放电能。

2.根据权利要求1所述的热电厂余热再利用方法，其特征在于，还包括：设置在热电厂余热吸收回路中，将燃料的化学能转化为电能释放的步骤，具体步骤如下：

给水泵(1)驱动水工质流入锅炉(2)，该水工质吸收所述锅炉(2)中燃料燃烧释放的热能转换至高温高压蒸汽态，该高温高压蒸汽态的水蒸气经过汽轮机(3)的膨胀作用转换至低温低压态后，该介质进入冷凝器(5)冷凝成液态并重新被给水泵(1)泵至锅炉中吸收燃烧热；所述汽轮机(3)驱动连接热电厂发电机(4)，用于将燃料的化学能转化为电能释放。

3.根据权利要求1所述的热电厂余热再利用方法，其特征在于，还包括：在用电负荷低时，通过所述锅炉(2)产生的部分高温高压水蒸气产生电能输出的步骤，具体步骤如下：

当用电负荷低时，所述锅炉(2)主蒸汽管道的部分高温高压水蒸气沿着管路进入热电厂余热换热器(6)释放热能以变成常温高压的液态水工质；该常温高压的液态水工质沿着管道流入液体膨胀机(23)，膨胀至常温低压状态后流入凝汽器(5)；所述液体膨胀机(23)用于对常温高压的液态水工质实现泄压，并驱动余热吸收回路发电单元(24)以产生电能输出。

4.根据权利要求1所述的热电厂余热再利用方法，其特征在于，还包括：产生低温冷能的步骤，具体步骤如下：

常温常压的气体工质受驱动地流入制冷压缩机构压缩至高温高压状态，同时经过间冷换热机构将压缩热排散；经过多级压缩和多级间冷的常温高压气体工质，流入制冷膨胀机组(8)膨胀至低温常压态；随后，低温常压的气体工质流入冷能回收换热器(15)释放冷能至常温常压态；该常温常压态的气体工质再次进入多级间冷压缩机内，以循环产生低温冷能。

5.根据权利要求1所述的热电厂余热再利用方法，其特征在于，还包括：储能过程中维持维持回路管道的气体质量守恒以及压力稳定的步骤，具体步骤如下：

在所述高温填充床(19)蓄热过程中，所述高温填充床(19)内气体密度降低，打开第二流量控制阀门(29)，所述高温填充床(19)内的气体通过第二流量控制阀门(29)排入缓冲罐(27)；

在所述低温填充床(16)蓄冷过程中，所述低温填充床(16)内气体密度提高，打开第一流量控制阀门(28)，缓冲罐(27)中的气体工质沿着管路通过第一流量控制阀门(28)补入所述低温填充床(16)。

6.根据权利要求1所述的热电厂余热再利用方法，其特征在于，还包括：释能过程中维持回路管道的气体质量守恒以及压力稳定的步骤，具体步骤如下：

在所述低温填充床(16)冷能释放过程中，所述低温填充床(16)内气体密度降低，打开第一流量控制阀门(28)，使气体工质沿管路通过所述第一流量控制阀门(28)流入缓冲罐(27)，以维持回路压力稳定；

在所述高温填充床(19)热能释放过程中，所述高温填充床(19)内气体密度增大，启动压力调节压缩机(30)，将缓冲罐(27)中的气体泵入高温填充床(19)，以维持回路压力稳定。

7.一种与热电厂耦合的储能发电系统，其特征在于，包括：

热泵制冷回路，包括：制冷回路驱动单元(7)、制冷膨胀机组(8)、制冷压缩机构、冷能回收换热器(15)、间冷换热机构；

热电厂余热吸收回路，包括：水泵(1)、锅炉(2)、汽轮机(3)、热电厂发电机(4)、凝汽器(5)、热电厂余热换热器(6)、液体膨胀机(23)23、余热吸收回路发电单元(24)；

热能存储回路，包括：与所述热电厂余热吸收回路共用的所述热电厂余热换热器(6)，以及高温填充床(19)和高温循环风机(25)；

冷能存储回路，包括：与所述热泵制冷回路共用的所述冷能回收换热器(15)，以及低温填充床(16)和低温循环风机(26)；

冷热能热机发电回路，包括：与所述冷能存储回路共用的所述低温填充床(16)、与所述热能存储回路共用的所述高温填充床(19)，以及释能压缩机组(17)、第一余热排散换热器(18)、第二余热排散换热器(21)、释能膨胀机组(20)、发电单元(22)；

气体工质质量平衡回路，包括：缓冲罐(27)、第一流量控制阀门(28)、第二流量控制阀门(29)、压力调节压缩机(30)。

8.根据权利要求7所述的与热电厂耦合的储能发电系统，其特征在于，所述与热电厂耦合的储能发电系统应用到权利要求1至6中任一项所述的热电厂余热再利用方法中。

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