CN114636259A - 可以实现低温余热回收再利用的储能方法及其系统 - Google Patents

可以实现低温余热回收再利用的储能方法及其系统 Download PDF

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Abstract

一种可以实现低温余热回收再利用的储能方法及其系统，在冷能储存过程中，会产生的中低温热能并对该中低温热能进行回收利用，具体方法如下：常温的气体工质受驱动地流入间冷换热机构中从而在该间冷换热机构中吸收余热至中低温状态，具有中低温热能的所述气体工质从间冷换热机构流出，沿管道进入中低温蓄热填充床并与该中低温蓄热填充床内的固体蓄热材料换热，将中低温的热能存储在所述中低温蓄热填充床中。以解决现有技术中的电力储能技术无法有效地减少能量储存过程中的能量流失，导致现有储能设备的储能效率低的问题。

Description

可以实现低温余热回收再利用的储能方法及其系统
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，具体涉及一种可以实现低温余热回收再利用的储能方法及其系统。
背景技术
现有储能技术中，具有通过电能制得低温冷能从而实现储能目的的先例。但是，现有技术中缺乏对制冷循环中产生的中低温热能的利用方法及其设备。导致现有技术中的储能设备其能量利用率不足的问题。
为了解决现有电力储能技术的能量利用率较低的问题，本领域技术人员急需一种可以有效利用在制冷循环中产生的中低温热能的方法及其设备，从而减少能量储存过程中的能量流失，提高储能设备的储能效率。
发明内容
本发明旨在提供一种可以实现低温余热回收再利用的储能方法及其系统，以解决现有技术中的电力储能技术无法有效地减少能量储存过程中的能量流失，导致现有储能设备的储能效率低的问题。为此，本发明提供一种可以实现低温余热回收再利用的储能方法，包括以下步骤：
在储能过程中，冷能的具体储存方法如下步骤：
驱动气体工质流入冷能回收换热器吸收冷能至低温状态，低温的所述气体工质沿着管路流入蓄冷填充床的入口，与其中的固体蓄冷工质进行热交换，将冷能存储到蓄冷填充床中；
在上述冷能储存过程中，会产生的中低温热能并对该低温热能进行回收利用，具体方法如下：常温的气体工质受驱动地流入间冷换热机构中从而在该间冷换热机构中吸收余热至中低温状态，具有中低温热能的所述气体工质从冷换热机构流出，沿管道进入中低温蓄热填充床并与该中低温蓄热填充床内的固体蓄热材料换热，将中低温的热能存储在所述中低温蓄热填充床中；
所述中低温蓄热填充床和高温蓄热填充床相连，并通过膨胀做功发电。
可选的，可以实现低温余热回收再利用的储能方法，还包括以下步骤：
在储能过程中，冷能的具体储存方法还包括：所述冷能回收换热器获得冷能的方法，具体方法如下：
使制冷膨胀机组和制冷压缩机构传动相连，通过制冷回路驱动单元驱动制冷压缩机构；常温常压的气体工质受驱动地流入所述制冷压缩机构压缩至较高温度和较高压力，经所述间冷换热机构冷却，经过所述制冷压缩机构和所述间冷换热机构后的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；之后，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，且所述冷能回收换热器通过气体工质将冷能移送至所述蓄冷填充床。
可选的，在储能过程中，热能的具体储存方法如下：
驱动热源产生的高温工质进入余热换热器中吸收热能至高温态，所述余热换热器排出的高温气体工质流入高温蓄热填充床与所述高温蓄热填充床中的固体蓄热工质换热，将热能存储在高温蓄热填充床中的固体蓄热工质中。
可选的，所述热源为热电厂，所述热电厂的发电步骤如下：热电厂的水泵驱动水工质流入锅炉，以吸收锅炉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的膨胀至低温低压态；所述汽轮机排出的低温低压状态的气体流入凝汽器中冷凝成液态介质，该液态介质重新被移送至锅炉内吸收热能；所述汽轮机驱动热电厂发电机，将动能转化为电能释放；
当用电负荷低时，从汽轮机排汽口抽取部分排汽或全部排汽，沿着管道回到锅炉中吸收高品位的热能至高温低压状态，随后进入余热换热器中释放热能至常温低压液态，释放热能后的水工质回到凝汽器进行后处理，随后沿着管道再次进入锅炉吸热。
可选的，所述热源为热电厂，所述热电厂的发电步骤如下：热电厂的水泵驱动水工质流入锅炉，以吸收锅炉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的膨胀至低温低压态；所述汽轮机排出的低温低压状态的气体流入凝汽器中冷凝成液态介质，该液态介质重新被移送至锅炉内吸收热能；所述汽轮机驱动热电厂发电机，将动能转化为电能释放；
当所述热电厂的用电负荷低时，从所述锅炉主管道中抽取一部分高温蒸汽，沿管道进入余热换热器中释放热能，水蒸气工质被冷却至高压液态工质；所述高压液态工质沿管道流入液体膨胀机膨胀至低压状态，该低压状态的液态工质流入凝汽器，冷凝后的所述液态工质再次进入锅炉吸热；
且，所述液体膨胀机驱动连接余热回收回路发电单元释放电能。
可选的，可以实现低温余热回收再利用的储能方法，还包括以下储能稳压步骤：
在储能过程中，中低温蓄热填充床和高温蓄热填充床内气体温度升高、密度降低；所述中低温蓄热填充床和所述高温蓄热填充床的压力分别通过第一压力传感器和第二压力传感器测定，控制器通过控制调节第一控制阀门和第二控制阀门的开度以调节蓄热填充床排气速率，从而维持所述中低温蓄热填充床和所述高温蓄热填充床内部的压力稳定；
在储能过程中，蓄冷填充床内气体温度降低、密度提高；所述蓄冷填充床的压力通过第三压力传感器测定，控制器通过控制缓冲罐进气阀上的第三控制阀门打开，使所述缓冲罐中的气体工质沿着管路通过所述第三控制阀门补入所述蓄冷填充床中。
可选的，冷能利用方法具体如下：
室温常压的气体工质流入蓄冷填充床内，并与该蓄冷填充床中的低温固体蓄冷材料进行热交换，吸收存储在该蓄冷填充床中的冷能至低温常压状态后，流入释能压缩机组压缩至常温高压状态并通过发电单元发电。
可选的，热能利用方法具体如下：
所述释能压缩机组在压缩过程中不可逆产生的热将通过第一余热排散换热器排散到环境中，流经所述第一余热排散换热器的室温高压气体流入依次串联相连的所述中低温蓄热填充床和所述高温蓄热填充床吸收其二者内存储的热能；
经过所述高温蓄热填充床排出的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，并通过发电单元发电；
可选的，经过膨胀的所述常温常压状态的气体中的余热由第二余热排散换热器排散到环境中后，室温常压的气体工质重新进入所述蓄冷填充床吸收该蓄冷填充床中的低温冷能，重复上述步骤，以将存储的中低温热能、高温热能和低温冷能转化为电能释放出来。
可选的，可以实现低温余热回收再利用的储能方法，还包括以下释能稳压步骤：
在释能过程中，所述蓄冷填充床内气体密度降低，所述中低温蓄热填充床和所述高温蓄热填充床内气体密度增大；控制器打开第三控制阀门，使气体工质沿管路通过所述第三控制阀门从蓄冷填充床中流入缓冲罐；并且，控制器启动压力调节压缩机，将所述缓冲罐中的气体泵入所述中低温蓄热填充床和所述高温蓄热填充床中，同时分别通过所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和所述第三压力传感器分别对应检测所述中低温蓄热填充床、所述高温蓄热填充床和所述蓄冷填充床的压力。
一种可以实现低温余热回收再利用的储能系统，包括：
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，以及间冷换热机构；
热能存储回路，包括：余热换热器、中低温蓄热填充床、高温蓄热填充床，以及高温循环风机；
冷能存储回路，包括：冷能回收换热器、蓄冷填充床，以及低温循环风机；
冷热能热机发电回路，包括：蓄冷填充床、释能压缩机组、第一余热排散换热器、第二余热排散换热器、中低温蓄热填充床、高温蓄热填充床、释能膨胀机组和发电单元；
中低温余热回收回路，包括：间冷换热机构、中低温蓄热填充床，以及余热回收回路循环风机；
气体工质质量平衡回路，包括：第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，以及第一控制阀门、第二控制阀门和第三控制阀门，以及缓冲罐、压力调节压缩机；
热电厂余热吸收回路，包括：给水泵、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，以及余热回收回路发电单元；
所述间冷换热机构包括：第一间冷换热器、第二间冷换热器和第三间冷换热器；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。
本发明中的储能系统应用到上述可以实现低温余热回收再利用的储能方法中。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的可以实现低温余热回收再利用的储能方法，包括以下步骤：在储能过程中，冷能的具体储存方法如下步骤：
驱动气体工质流入冷能回收换热器吸收冷能至低温状态，低温的所述气体工质沿着管路流入蓄冷填充床的入口，与其中的固体蓄冷工质进行热交换，将冷能存储到蓄冷填充床中；
在上述冷能储存过程中，会产生的中低温热能并对该低温热能进行回收利用，具体方法如下：常温的气体工质受驱动地流入间冷换热机构中从而在该间冷换热机构中吸收余热至中低温状态，具有中低温热能的所述气体工质从间冷换热机构流出，沿管道进入中低温蓄热填充床并与该中低温蓄热填充床内的固体蓄热材料换热，将中低温的热能存储在所述中低温蓄热填充床中；所述中低温蓄热填充床和高温蓄热填充床相连，并通过膨胀做功发电。
在本发明中，通过设置上述中低温蓄热填充床可以有效地储存储能系统的制冷循环中产生的中低温热能，从而减少能量储存过程中的能量流失，提高储能设备的储能效率。并且，上述中低温蓄热填充床还可以有效地与储能系统中的发电系统相融合，从而对该中低温蓄热填充床中的能量加以利用。
2.本发明提供的可以实现低温余热回收再利用的储能方法，可以实现低温余热回收再利用的储能方法，还包括以下步骤：在储能过程中，冷能的具体储存方法还包括：所述冷能回收换热器获得冷能的方法，具体方法如下：使制冷膨胀机组和制冷压缩机构传动相连，通过制冷回路驱动单元驱动制冷压缩机构；常温常压的气体工质受驱动地流入所述制冷压缩机构压缩至较高温度和较高压力，经所述间冷换热机构冷却，经过所述制冷压缩机构和所述间冷换热机构后的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；之后，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，且所述冷能回收换热器通过气体工质将冷能移送至所述蓄冷填充床。
在本发明中通过上述结构可以有效地在用电负荷低时，通过制冷膨胀机组和制冷压缩机构将剩余的电能转换成低温冷能，并且储存在蓄冷填充床中。
3.本发明提供的可以实现低温余热回收再利用的储能方法，所述热源为热电厂，所述热电厂的发电步骤如下：热电厂的水泵驱动水工质流入锅炉，以吸收锅炉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的膨胀至低温低压态；所述汽轮机排出的低温低压状态的气体流入凝汽器中冷凝成液态介质，该液态介质重新被移送至锅炉内吸收热能；所述汽轮机驱动热电厂发电机，将动能转化为电能释放；当用电负荷低时，从汽轮机排汽口抽取部分排汽或全部排汽，沿着管道回到锅炉中吸收高品位的热能至高温低压状态，随后进入余热换热器中释放热能至常温低压液态，释放热能后的水工质回到凝汽器进行后处理，随后沿着管道再次进入锅炉吸热。
将本发明中的低温余热回收再利用储能方法利用在热电厂火电领域，可以有效地弥补现有热电厂在制冷循环中会产生大量中低温热能，并未能有效利用的问题。而且，通过上述储能方法可以有效地提供调峰服务。
4.本发明提供的可以实现低温余热回收再利用的储能方法，还包括以下储能稳压步骤：
在储能过程中，中低温蓄热填充床和高温蓄热填充床内气体温度升高、密度降低；所述中低温蓄热填充床和所述高温蓄热填充床的压力分别通过第一压力传感器和第二压力传感器测定，控制器通过控制调节第一控制阀门和第二控制阀门的开度以调节蓄热填充床排气速率，从而维持所述中低温蓄热填充床和所述高温蓄热填充床内部的压力稳定；
在储能过程中，蓄冷填充床内气体温度降低、密度提高；所述蓄冷填充床的压力通过第三压力传感器测定，控制器通过控制缓冲罐进气阀上的第三控制阀门打开，使所述缓冲罐中的气体工质沿着管路通过所述第三控制阀门补入所述蓄冷填充床中。
在本发明中，在储能的过程中会导致填充床的压力变化，为了维持中低温蓄热填充床、高温蓄热填充床和蓄冷填充床内的压力稳定。在本发明中通过设置多个压力传感器实时监测各个填充床的压力变化，并通过缓冲罐和控制阀门相配合自动调节储能系统的压力稳定。
5.本发明提供的可以实现低温余热回收再利用的储能方法，热能利用方法具体如下：所述释能压缩机组在压缩过程中不可逆产生的热将通过第一余热排散换热器排散到环境中，流经所述第一余热排散换热器的室温高压气体流入依次串联相连的所述中低温蓄热填充床和所述高温蓄热填充床吸收其二者内存储的热能；经过所述高温蓄热填充床排出的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，并通过发电单元发电；
在本发明中，将经过释能压缩机组发电的介质依次通入第一余热排散换热器、中低温蓄热填充床和高温蓄热填充床从而使该介质吸收热能，进而可以通过膨胀做功的方式发电。上述方式可以使介质在整个储能发电回路中循环，无需设置两个单独的循环回路，使循环回路更加简单高效。而且，在本发明中还有效地利用了工业中的中低温能量，提高了整个系统的工作效率。
6.本发明提供的可以实现低温余热回收再利用的储能方法，可以实现低温余热回收再利用的储能方法，还包括以下释能稳压步骤：
在释能过程中，所述蓄冷填充床内气体密度降低，所述中低温蓄热填充床和所述高温蓄热填充床内气体密度增大；控制器打开第三控制阀门，使气体工质沿管路通过所述第三控制阀门从蓄冷填充床中流入缓冲罐；并且，控制器启动压力调节压缩机，将所述缓冲罐中的气体泵入所述中低温蓄热填充床和所述高温蓄热填充床中，同时分别通过所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和所述第三压力传感器分别对应检测所述中低温蓄热填充床、所述高温蓄热填充床和所述蓄冷填充床的压力。
在本发明中，在释能的过程中会导致填充床的压力变化，为了维持中低温蓄热填充床、高温蓄热填充床和蓄冷填充床内的压力稳定。在本发明中通过设置多个压力传感器实时监测各个填充床的压力变化，并通过缓冲罐和控制阀门相配合自动调节储能系统的压力稳定。在本发明中通过一套传感器、缓冲罐和控制阀门即可配合实现储能和释能的压力稳定。
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为本发明提供的实施例1中与热电厂耦合的储能发电系统结构示意图；
图2为本发明提供的实施例2中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-水泵；2-锅炉；3-汽轮机；4-热电厂发电机；5-冷凝器；6-余热换热器；7-高温循环风机；8-制冷回路驱动单元；9-制冷膨胀机组；10-第一制冷压缩机组；11-第二制冷压缩机组；12-第三制冷压缩机组；13-第一间冷换热器；14-第二间冷换热器；15-第三间冷换热器；16-冷能回收换热器；17-低温循环风机；18-蓄冷填充床；19-释能压缩机组；20-第一余热排散换热器；21-中低温蓄热填充床；22-高温蓄热填充床；23-释能膨胀机组；24-发电单元；25-第二余热排散换热器；26-第一压力传感器；27-第二压力传感器；28-第三压力传感器；29-第三控制阀门；30-缓冲罐；31-压力调节压缩机；32-第一控制阀门；33-第二控制阀门；34-余热回收回路循环风机；35-液体膨胀机；36-余热回收回路发电单元。
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
记载了一种可以实现低温余热回收再利用的储能方法，如图1所示，包括以下步骤：
在储能过程中，使用电能制低温冷能，回收制冷循环中产生的中低温热能，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。低温低压状态的汽轮机3排汽流入凝汽器5冷凝成液态，重新被给水泵1泵至锅炉2内吸收热能。汽轮机3驱动连接热电厂发电机4，将动能转化为电能释放。
当用电负荷低时，从汽轮机3排汽口抽取部分或全部排汽，沿着管道回到锅炉2中吸收高品位的热能至高温低压状态，随后进入余热换热器6中释放热能至常温低压液态，释放热能后的水工质回到凝汽器5进行后处理，随后沿着管道再次到给水泵1前被泵入锅炉2。
同时，启动热能存储回路中的高温循环风机7，驱动气体工质进入余热换热器6中吸收热能至高温态，高温的气体工质流入高温蓄热填充床22与其中的固体蓄热工质换热，将热能存储在高温蓄热填充床22中的固体蓄热工质中。
启动循环制冷回路。制冷膨胀机组9和制冷压缩机构传动连接，制冷回路驱动单元8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，经间冷换热机构冷却至常温。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9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16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17驱动回路中的气体工质流入冷能回收换热器16吸收冷能至低温状态，低温的气体工质沿着管路流入蓄冷填充床18的入口，与其中的固体蓄冷工质进行热交换，将冷能存储到蓄冷填充床18中存储。
储能过程中，对循环制冷回路中产生的中低温热能进行回收。常温的气体工质被余热回收回路循环风机34驱动，流入间冷换热机构吸收余热至中低温状态，携带着中低温热能的气体工质从间冷换热机构流出，沿管道进入中低温蓄热填充床21与其中的固体蓄热材料换热，将中低温的热能存储在中低温蓄热填充床21中。
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。中低温蓄热填充床21和高温蓄热填充床22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；中低温蓄热填充床21和高温蓄热填充床22的压力分别由第一压力传感器26和第二压力传感器27测定，通过调节第一控制阀门32和第二控制阀门33的开度来调节蓄热填充床排气速率。
而蓄冷填充床18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，通过压力传感器28测定蓄冷填充床18的压力，打开缓冲罐30进气阀上的第三控制阀门29，缓冲罐30中的气体工质沿着管路通过第三控制阀门29补入蓄冷填充床18。
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中低温热能、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，通过管路将蓄冷填充床18、释能压缩机组19、第一余热排散换热器20、中低温蓄热填充床21、高温蓄热填充床22、释能膨胀机组23、第二余热排散换热器25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蓄冷填充床18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19压缩至常温高压状态。压缩过程的不可逆产生的热将通过第一余热排散换热器20排散到环境中，流经第一余热排散换热器20的室温高压气体流入串联的中低温蓄热填充床21和高温蓄热填充床22吸收存储在其中的热能。高温高压的气体工质进入释能膨胀机组23膨胀做功至常温常压状态。释能膨胀机组23驱动连接发电单元24，将电能释放出来。经过膨胀后气体中的余热由第二余热排散换热器25排散到环境中后，室温常压的气体工质重新进入蓄冷填充床18吸收其中的低温冷能，如此反复循环，不断的将存储的中低温热能、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，蓄冷填充床18内气体密度降低，而中低温蓄热填充床21和高温蓄热填充床22内气体密度增大。为了维持回路压力稳定，打开第三控制阀门29，使气体工质沿管路通过第三控制阀门29从蓄冷填充床18中流入缓冲罐30。启动压力调节压缩机31，将缓冲罐30中的气体泵入中低温蓄热填充床21和高温蓄热填充床22中。此时，使用第一压力传感器26、第二压力传感器27和第三压力传感器28测定上述填充床压力。
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。
实施例2
记载了一种可以实现低温余热回收再利用的储能方法，如图2所示，包括以下步骤：
在储能过程中，使用电能制低温冷能，回收制冷循环中产生的中低温热能，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。低温低压状态的汽轮机3排汽流入凝汽器5冷凝成液态，重新被给水泵1泵至锅炉2内吸收热能。汽轮机3驱动连接热电厂发电机4，将动能转化为电能释放。
当用电负荷低时，从锅炉2主管道中抽取一部分高温蒸汽，沿管道进入热电厂余热换热器6中释放热能，水蒸气工质被冷却至高压液态水状态。高压的循环水工质沿管道流入液体膨胀机35膨胀至低压状态，然后流入凝汽器5，冷凝后的给水再次经给水泵1增压进入锅炉2吸热。液体膨胀机35驱动连接余热回收回路发电单元36释放电能。
同时，启动热能存储回路中的高温循环风机7，驱动气体工质进入余热换热器6中吸收热能至高温态，高温的气体工质流入高温蓄热填充床22与其中的固体蓄热工质换热，将热能存储在高温蓄热填充床22中的固体蓄热工质中。
启动循环制冷回路。制冷膨胀机组9和制冷压缩机构传动连接，制冷回路驱动单元8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，经间冷换热机构冷却至常温。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9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16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17驱动回路中的气体工质流入冷能回收换热器16吸收冷能至低温状态，低温的气体工质沿着管路流入蓄冷填充床18的入口，与其中的固体蓄冷工质进行热交换，将冷能存储到蓄冷填充床18中存储。
储能过程中，对循环制冷回路中产生的中低温热能进行回收。常温的气体工质被余热回收回路循环风机34驱动，流入间冷换热机构吸收余热至中低温状态，携带着中低温热能的气体工质从间冷换热机构流出，沿管道进入中低温蓄热填充床21与其中的固体蓄热材料换热，将中低温的热能存储在中低温蓄热填充床21中。
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。中低温蓄热填充床21和高温蓄热填充床22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；中低温蓄热填充床21和高温蓄热填充床22的压力分别由第一压力传感器26和第二压力传感器27测定，通过调节第一控制阀门32和第二控制阀门33的开度来调节蓄热填充床排气速率。
而蓄冷填充床18内气体温度降低，密度提高。因此需要像填充床内补气来维持压力稳定。储能时，通过压力传感器28测定蓄冷填充床18的压力，打开缓冲罐30进气阀上的第三控制阀门29，缓冲罐30中的气体工质沿着管路通过第三控制阀门29补入蓄冷填充床18。
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中低温热能、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，通过管路将蓄冷填充床18、释能压缩机组19、第一余热排散换热器20、中低温蓄热填充床21、高温蓄热填充床22、释能膨胀机组23、第二余热排散换热器25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蓄冷填充床18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19压缩至常温高压状态。压缩过程的不可逆产生的热将通过第一余热排散换热器20排散到环境中，流经第一余热排散换热器20的室温高压气体流入串联的中低温蓄热填充床21和高温蓄热填充床22吸收存储在其中的热能。高温高压的气体工质进入释能膨胀机组23膨胀做功至常温常压状态。释能膨胀机组23驱动连接发电单元24，将电能释放出来。经过膨胀后气体中的余热由第二余热排散换热器25排散到环境中后，室温常压的气体工质重新进入蓄冷填充床18吸收其中的低温冷能，如此反复循环，不断的将存储的中低温热能、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，蓄冷填充床18内气体密度降低，而中低温蓄热填充床21和高温蓄热填充床22内气体密度增大。为了维持回路压力稳定，打开第三控制阀门29，使气体工质沿管路通过第三控制阀门29从蓄冷填充床18中流入缓冲罐30。启动压力调节压缩机31，将缓冲罐30中的气体泵入中低温蓄热填充床21和高温蓄热填充床22中。此时，使用第一压力传感器26、第二压力传感器27和第三压力传感器28测定上述填充床压力。
实施例3
一种可以实现低温余热回收再利用的储能系统，如图1所示，其包括：
循环制冷回路，包括：制冷回路驱动单元8、制冷膨胀机组9、制冷压缩机构、冷能回收换热器16，以及间冷换热机构；
热能存储回路，包括：余热换热器6、中低温蓄热填充床21、高温蓄热填充床22，以及高温循环风机7；
冷能存储回路，包括：冷能回收换热器16、蓄冷填充床18，以及低温循环风机17；
冷热能热机发电回路，包括：蓄冷填充床18、释能压缩机组19、第一余热排散换热器20、第二余热排散换热器25、中低温蓄热填充床21、高温蓄热填充床22、释能膨胀机组23和发电单元24；
中低温余热回收回路，包括：间冷换热机构、中低温蓄热填充床21，以及余热回收回路循环风机34；
气体工质质量平衡回路，包括：第一压力传感器26、第二压力传感器27和第三压力传感器28，以及第一控制阀门32、第二控制阀门33和第三控制阀门29，以及缓冲罐30、压力调节压缩机31；
热电厂余热吸收回路，包括：给水泵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；
所述间冷换热机构包括：第一间冷换热器13、第二间冷换热器14和第三间冷换热器15；所述制冷压缩机构包括：第一制冷压缩机组10、第二制冷压缩机组11和第三制冷压缩机组12。
实施例4
一种可以实现低温余热回收再利用的储能系统，如图2所示，其包括：
循环制冷回路，包括：制冷回路驱动单元8、制冷膨胀机组9、制冷压缩机构、冷能回收换热器16，以及间冷换热机构；
热能存储回路，包括：余热换热器6、中低温蓄热填充床21、高温蓄热填充床22，以及高温循环风机7；
冷能存储回路，包括：冷能回收换热器16、蓄冷填充床18，以及低温循环风机17；
冷热能热机发电回路，包括：蓄冷填充床18、释能压缩机组19、第一余热排散换热器20、第二余热排散换热器25、中低温蓄热填充床21、高温蓄热填充床22、释能膨胀机组23和发电单元24；
中低温余热回收回路，包括：间冷换热机构、中低温蓄热填充床21，以及余热回收回路循环风机34；
气体工质质量平衡回路，包括：第一压力传感器26、第二压力传感器27和第三压力传感器28，以及第一控制阀门32、第二控制阀门33和第三控制阀门29，以及缓冲罐30、压力调节压缩机31；
热电厂余热吸收回路，包括：给水泵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35，以及余热回收回路发电单元36；
所述间冷换热机构包括：第一间冷换热器13、第二间冷换热器14和第三间冷换热器15；所述制冷压缩机构包括：第一制冷压缩机组10、第二制冷压缩机组11和第三制冷压缩机组12。
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 (10)

1.一种可以实现低温余热回收再利用的储能方法，其特征在于，包括以下步骤：
在储能过程中，冷能的具体储存方法如下步骤：
驱动气体工质流入冷能回收换热器(16)吸收冷能至低温状态，低温的所述气体工质沿着管路流入蓄冷填充床(18)的入口，与其中的固体蓄冷工质进行热交换，将冷能存储到蓄冷填充床(18)中；
在上述冷能储存过程中，会产生的中低温热能并对该中低温热能进行回收利用，具体方法如下：常温的气体工质受驱动地流入间冷换热机构中从而在该间冷换热机构中吸收余热至中低温状态，具有中低温热能的所述气体工质从间冷换热机构流出，沿管道进入中低温蓄热填充床(21)并与该中低温蓄热填充床(21)内的固体蓄热材料换热，将中低温的热能存储在所述中低温蓄热填充床(21)中；
所述中低温蓄热填充床(21)和高温蓄热填充床(22)相连，并通过膨胀做功发电。
2.根据权利要求1所述的可以实现低温余热回收再利用的储能方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在储能过程中，冷能的具体储存方法还包括：所述冷能回收换热器(16)获得冷能的方法，具体方法如下：
使制冷膨胀机组(9)和制冷压缩机构传动相连，通过制冷回路驱动单元(8)驱动制冷压缩机构；常温常压的气体工质受驱动地流入所述制冷压缩机构压缩至较高温度和较高压力，经所述间冷换热机构冷却，经过所述制冷压缩机构和所述间冷换热机构后的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(9)膨胀至低温常压态；之后，低温常压的气体工质流入冷能回收换热器(16)释放冷能至常温常压态；该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，且所述冷能回收换热器(16)通过气体工质将冷能移送至所述蓄冷填充床(18)。
3.根据权利要求1或2所述的可以实现低温余热回收再利用的储能方法，其特征在于，在储能过程中，热能的具体储存方法如下：
驱动热源产生的高温工质进入余热换热器(6)中吸收热能至高温态，所述余热换热器(6)排出的高温气体工质流入高温蓄热填充床(22)与所述高温蓄热填充床(22)中的固体蓄热工质换热，将热能存储在高温蓄热填充床(22)中的固体蓄热工质中。
4.根据权利要求3所述的可以实现低温余热回收再利用的储能方法，其特征在于，
所述热源为热电厂，所述热电厂的发电步骤如下：热电厂的水泵(1)驱动水工质流入锅炉(2)，以吸收锅炉(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；所述汽轮机(3)排出的低温低压状态的气体流入凝汽器(5)中冷凝成液态介质，该液态介质重新被移送至锅炉(2)内吸收热能；所述汽轮机(3)驱动热电厂发电机(4)，将动能转化为电能释放；
当用电负荷低时，从汽轮机(3)排汽口抽取部分排汽或全部排汽，沿着管道回到锅炉(2)中吸收高品位的热能至高温低压状态，随后进入余热换热器(6)中释放热能至常温低压液态，释放热能后的水工质回到凝汽器(5)进行后处理，随后沿着管道再次进入锅炉(2)吸热。
5.根据权利要求3所述的可以实现低温余热回收再利用的储能方法，其特征在于，所述热源为热电厂，所述热电厂的发电步骤如下：热电厂的水泵(1)驱动水工质流入锅炉(2)，以吸收锅炉(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；所述汽轮机(3)排出的低温低压状态的气体流入凝汽器(5)中冷凝成液态介质，该液态介质重新被移送至锅炉(2)内吸收热能；所述汽轮机(3)驱动热电厂发电机(4)，将动能转化为电能释放；
当所述热电厂的用电负荷低时，从所述锅炉(2)主管道中抽取一部分高温蒸汽，沿管道进入余热换热器(6)中释放热能，水蒸气工质被冷却至高压液态工质；所述高压液态工质沿管道流入液体膨胀机(35)膨胀至低压状态，该低压状态的液态工质流入凝汽器(5)，冷凝后的所述液态工质再次进入锅炉(2)吸热；
且，所述液体膨胀机(35)驱动连接余热回收回路发电单元(36)释放电能。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的可以实现低温余热回收再利用的储能方法，其特征在于，还包括以下储能稳压步骤：
在储能过程中，中低温蓄热填充床(21)和高温蓄热填充床(22)内气体温度升高、密度降低；所述中低温蓄热填充床(21)和所述高温蓄热填充床(22)的压力分别通过第一压力传感器(26)和第二压力传感器(27)测定，控制器通过控制调节第一控制阀门(32)和第二控制阀门(33)的开度以调节蓄热填充床排气速率，从而维持所述中低温蓄热填充床(21)和所述高温蓄热填充床(22)内部的压力稳定；
在储能过程中，蓄冷填充床(18)内气体温度降低、密度提高；所述蓄冷填充床(18)的压力通过第三压力传感器(28)测定，控制器通过控制缓冲罐(30)进气阀上的第三控制阀门(29)打开，使所述缓冲罐(30)中的气体工质沿着管路通过所述第三控制阀门(29)补入所述蓄冷填充床(18)中。
7.根据权利要求1或2所述的可以实现低温余热回收再利用的储能方法，其特征在于，冷能利用方法具体如下：
室温常压的气体工质流入蓄冷填充床(18)内，并与该蓄冷填充床(18)中的低温固体蓄冷材料进行热交换，吸收存储在该蓄冷填充床(18)中的冷能至低温常压状态后，流入释能压缩机组(19)压缩至常温高压状态并通过发电单元(24)发电。
8.根据权利要求7所述的可以实现低温余热回收再利用的储能方法，其特征在于，热能利用方法具体如下：
所述释能压缩机组(19)在压缩过程中不可逆产生的热将通过第一余热排散换热器(20)排散到环境中，流经所述第一余热排散换热器(20)的室温高压气体流入依次串联相连的所述中低温蓄热填充床(21)和所述高温蓄热填充床(22)吸收其二者内存储的热能；
经过所述高温蓄热填充床(22)排出的高温高压气体工质进入释能膨胀机组(23)膨胀做功至常温常压状态，并通过发电单元(24)发电。
9.根据权利要求8所述的可以实现低温余热回收再利用的储能方法，其特征在于，还包括以下释能稳压步骤：
在释能过程中，所述蓄冷填充床(18)内气体密度降低，所述中低温蓄热填充床(21)和所述高温蓄热填充床(22)内气体密度增大；控制器打开第三控制阀门(29)，使气体工质沿管路通过所述第三控制阀门(29)从蓄冷填充床(18)中流入缓冲罐(30)；并且，控制器启动压力调节压缩机(31)，将所述缓冲罐(30)中的气体泵入所述中低温蓄热填充床(21)和所述高温蓄热填充床(22)中，同时分别通过所述第一压力传感器(26)、所述第二压力传感器(27)和所述第三压力传感器(28)分别对应检测所述中低温蓄热填充床(21)、所述高温蓄热填充床(22)和所述蓄冷填充床(18)的压力。
10.一种可以实现低温余热回收再利用的储能系统，其特征在于，包括：
循环制冷回路，包括：制冷回路驱动单元(8)、制冷膨胀机组(9)、制冷压缩机构、冷能回收换热器(16)，以及间冷换热机构；
热能存储回路，包括：余热换热器(6)、中低温蓄热填充床(21)、高温蓄热填充床(22)，以及高温循环风机(7)；
冷能存储回路，包括：冷能回收换热器(16)、蓄冷填充床(18)，以及低温循环风机(17)；
冷热能热机发电回路，包括：蓄冷填充床(18)、释能压缩机组(19)、第一余热排散换热器(20)、第二余热排散换热器(25)、中低温蓄热填充床(21)、高温蓄热填充床(22)、释能膨胀机组(23)和发电单元(24)；
中低温余热回收回路，包括：间冷换热机构、中低温蓄热填充床(21)，以及余热回收回路循环风机(34)；
气体工质质量平衡回路，包括：第一压力传感器(26)、第二压力传感器(27)和第三压力传感器(28)，以及第一控制阀门(32)、第二控制阀门(33)和第三控制阀门(29)，以及缓冲罐(30)、压力调节压缩机(31)；
所述间冷换热机构包括：第一间冷换热器(13)、第二间冷换热器(14)和第三间冷换热器(15)；所述制冷压缩机构包括：第一制冷压缩机组(10)、第二制冷压缩机组(11)和第三制冷压缩机组(12)。
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