CN117515938A - 一种基于可逆复叠循环的冷热电储能系统及其控制方法 - Google Patents
一种基于可逆复叠循环的冷热电储能系统及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117515938A CN117515938A CN202311431429.1A CN202311431429A CN117515938A CN 117515938 A CN117515938 A CN 117515938A CN 202311431429 A CN202311431429 A CN 202311431429A CN 117515938 A CN117515938 A CN 117515938A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cold
- heat
- working medium
- circulation subsystem
- compressor
- 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.)
- Pending
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title claims abstract description 57
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 title claims description 26
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims abstract description 59
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 55
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 55
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 5
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- F25B7/00—Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit
-
- 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
- F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
- F01K11/02—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines
-
- 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
- F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
-
- 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
- F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
- F25B29/003—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the compression type system
-
- 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
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
-
- 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
-
- 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
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
一种基于可逆复叠循环的冷热电储能系统及其控制方法，冷热电储能系统包括储热循环子系统和储冷循环子系统，储热循环子系统和储冷循环子系统的管路结构相同；所述储热循环子系统和储冷循环子系统均包括膨胀机和压缩机，膨胀机连接发电机，压缩机连接电动机；储热循环子系统和储冷循环子系统之间通过第二蒸发冷凝器进行热交换；储热循环子系统通过第一蒸发冷凝器与储热罐对循环管路中的工质热量进行储存，储冷循环子系统通过第三蒸发冷凝器与储冷罐对循环管路中的工质冷量进行储存。控制方法包括根据用电高峰时段和用电低谷时段对应选择系统储能模式和冷热电供应模式。本发明能够实现电力的灵活存储及冷热灵活供应，达到调节电力供应波动的效果。
Description
技术领域
本发明属于冷热电储能技术领域，具体涉及一种基于可逆复叠循环的冷热电储能系统及其控制方法。
背景技术
可再生能源的使用比例不断提高，然而以风、光为代表的可再生能源具有天然的间歇性与不可预测性，储能技术可为电力系统削峰填谷，进而提高可再生能源的入网比例。
冷热电储能技术，是一种基于动力循环、热泵制冷循环和热能储存技术而发展出来的物理储能技术。在储能时，消耗电能驱动逆向动力循环，即热泵循环，将热量及冷量储存在蓄冷蓄热介质中；释能时，将蓄冷蓄热介质储存的热能和冷能通过动力循环转化成机械能，通过膨胀机驱动发电单元发电。该类型系统可同时供应热能、冷能、电能。这一技术可实现电力的高效存储及冷热电的联合供应，是储能技术中具有巨大应用潜力的路线之一。
但目前该类型系统中的热泵制冷循环多采用简单热泵系统或带回热的热泵系统，动力循环多采用简单有机朗肯循环或带回热的有机朗肯循环，在高蓄冷蓄热温差下，循环效率较低，导致其电转化率较低，从而导致较高的设备投资回收期，致使该类型系统无法广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于可逆复叠循环的冷热电储能系统及其控制方法，采用复叠循环的形式，根据不同有机工质在不同蒸发温度以及冷凝温度下循环效率的变化，筛选出整体系统COP(性能系数)最高的工质组合，在提高ORC发电效率的同时得到最佳的制冷制热效率，并能够根据实时电价与冷热电需求进行储能及释热释冷释电，实现电力的灵活存储及冷热灵活供应，以达到调节电力供应波动的效果。
为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：
一种基于可逆复叠循环的冷热电储能系统，包括：
储热循环子系统和储冷循环子系统，储热循环子系统和储冷循环子系统的管路结构相同；所述储热循环子系统和储冷循环子系统均包括膨胀机和压缩机，膨胀机连接发电机，压缩机连接电动机；储热循环子系统和储冷循环子系统之间通过第二蒸发冷凝器进行热交换；储热循环子系统通过第一蒸发冷凝器与储热罐对循环管路中的工质热量进行储存，储冷循环子系统通过第三蒸发冷凝器与储冷罐对循环管路中的工质冷量进行储存。
优选的，储热循环子系统的压缩机与膨胀机并列设置，并分别经阀门连接第一蒸发冷凝器的第一路工质流道的一端，第一蒸发冷凝器的第一路工质流道的另一端经第一三通阀分别连接第一节流阀和第一工质泵，第一节流阀和第一工质泵再经过第五三通阀连接第二蒸发冷凝器的第一路工质流道的一端，第二蒸发冷凝器的第一路工质流道的另一端再经第三三通阀分别返回储热循环子系统的压缩机及膨胀机。
优选的，储热罐与第一循环水泵连接在第一蒸发冷凝器的第二路工质流道上。
优选的，第二蒸发冷凝器的第二路工质流道的一端分别经阀门连接储冷循环子系统的压缩机及膨胀机，第二蒸发冷凝器的第二路工质流道的另一端经第二三通阀分别连接第二节流阀和第二工质泵，第二节流阀和第二工质泵再经过第六三通阀连接第三蒸发冷凝器的第一路工质流道的一端，第三蒸发冷凝器的第一路工质流道的另一端经第四三通阀分别返回储热循环子系统的压缩机及膨胀机。
优选的，储冷罐与第二循环水泵连接在第三蒸发冷凝器的第二路工质流道上。
优选的，发电机以及电动机分别经开关连接电源。
优选的，所述储热罐内的工质为熔盐，所述储冷罐内的工质为冰浆。
一种所述基于可逆复叠循环的冷热电储能系统的控制方法：
根据用电高峰时段和用电低谷时段对应选择系统工作模式；
系统工作模式包括储能模式和冷热电供应模式：
在用电高峰时段采用冷热电供应模式，在用电低谷时段采用储能模式：
所述储能模式下，储热循环子系统和储冷循环子系统的压缩机进行复叠热泵制冷制热，将冷量和热量储存在储冷罐和储热罐当中；所述冷热电供应模式下，储存在储冷罐和储热罐当中的冷量和热量直接被需热需冷场所利用，或者作为发电循环的热源和冷源利用储热循环子系统和储冷循环子系统的膨胀机进行发电。
优选的，在储能模式下，储热循环子系统的高温级电动机带动压缩机工作，中压过热气体进入压缩机进气口，经压缩机压缩后变成高压高温气体，经过第一蒸发冷凝器，将热量储存在储热罐中；第一蒸发冷凝器换热后的工质通过第一三通阀进入第一节流阀，第一节流阀节流之后进入第二蒸发冷凝器，第二蒸发冷凝器吸收从低温级释放的热量，形成中压过热气体；储冷循环子系统的低温级电动机带动压缩机工作，低压过热气体进入压缩机进气口，经压缩机压缩后变成中压中温气体，经过第二三通阀以及第二节流阀后进入第三蒸发冷凝器，将冷量储存在储冷罐内。
优选的，在冷热电供应模式下，储热循环子系统通过压缩机产生的高压低温液体工质通过第一蒸发冷凝器从储热罐吸收热量后的变为高压高温气体进入膨胀机，高温级的电动机带动膨胀机工作，进行发电，膨胀为中压气体后经过第三三通阀进入第二蒸发冷凝器，释放热量供以低温级使用；中压低温液体工质从储热罐吸收热量后的变为中压中温气体进入膨胀机，储冷循环子系统的低温级电动机带动膨胀机工作，进行发电，膨胀为低压气体后经过第四三通阀进入第三蒸发冷凝器，吸收储存在储冷罐内的冷量，之后通过第六三通阀进入第二工质泵进行增压，增压为中压液体后，进入第二蒸发冷凝器，吸收高温级释放的热量。
相较于现有技术，本发明至少具有如下的有益效果：
由于本发明基于可逆复叠循环的冷热电储能系统的储能循环采用复叠循环的形式，因此可以选取不同的中间压力、不同的工质搭配。在增大发电循环热源与冷源温差，进而提高发电效率的同时得到较高的制冷制热效率。提高能源利用效率。本发明系统有两种工作模式，在用电低谷期时，采用储能模式，通过复叠循环，将热量以及冷量储存在储热储冷罐内。在用电高峰期时，采用冷热电供应模式，利用储能模式所储存的热量以及冷量，利用膨胀设备进行发电。同时还可以供应热量以及冷量。本发明系统的结构简单，耗电部件少，在用电低谷时利用低谷电力储存能量，并在用电高峰时完成冷、热、电三种能量的释放，系统工作稳定灵活，具有较高的储能效率。通过两种运行模式可以使整个系统耗能低，节约成本。
附图说明
图1本发明实施例基于可逆复叠循环的冷热电储能系统结构示意图；
图2本发明实施例基于可逆复叠循环的冷热电储能系统工作循环温熵图：
(a)储能模式系统工作循环温熵图；(b)冷热电供应模式系统工作循环温熵图；
图3本发明实施例基于可逆复叠循环的冷热电储能系统不同工质组合效率对比图；
图4本发明实施例基于可逆复叠循环的冷热电储能系统控制方法示意图；
附图中：1-电源；2-第一开关；3-发电机；4-第一膨胀机；5-第三阀门；6-第二开关；7-电动机；8-第一压缩机；9-第一阀门；10-第一蒸发冷凝器；11-第一三通阀；12-第一节流阀；13-第一工质泵；14-第二蒸发冷凝器；15-第二三通阀；16-第二节流阀；17-第二工质泵；18-第三蒸发冷凝器；19-第二阀门；20-第二压缩机；21-第三开关；22-第四阀门；23-第二膨胀机；24-第四开关；25-储热罐；26-第一循环水泵；27-储冷罐；28-第二循环水泵；29-第三三通阀；30-第四三通阀；31-第五三通阀；32-第六三通阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明实施例基于可逆复叠循环的冷热电储能系统，包括第一膨胀机4和第二膨胀机23、第一压缩机8和第二压缩机20、第一蒸发冷凝器10、第一工质泵13和第二工质泵17、第一蒸发冷凝器10、第二蒸发冷凝器14、第三蒸发冷凝器18、储热罐25以及储冷罐27。第一压缩机8的进气口通入一定过热度的过热中压工质气体，第一压缩机8的排气口连接第一蒸发冷凝器10的进气口，第一蒸发冷凝器10的排气口经过第一三通阀11连接第一节流阀12的进气口，第一节流阀12的排气口连接第二蒸发冷凝器14的进气口。第二压缩机20的排气口连接第二蒸发冷凝器14的进气口，第二蒸发冷凝器14的排气口经过第二三通阀15连接第二节流阀16的进气口，第二节流阀16的排气口连接第三蒸发冷凝器18的进气口。第一膨胀机4的排气口连接第二蒸发冷凝器14的进气口，第二蒸发冷凝器14的排气口经过第五三通阀31连接第一工质泵13的进气口，第一工质泵13的排气口连接第一蒸发冷凝器10的进气口。第二膨胀机23的排气口连接第三蒸发冷凝器18的进气口，第三蒸发冷凝器18的排气口经过第六三通阀32连接第二工质泵17的进气口，第二工质泵17的排气口连接第二蒸发冷凝器14的进气口。第一膨胀机4和第二膨胀机23连接并带动发电机3工作，发电机3以供电的方式进行能量供应。储热罐25和储冷罐27可连接外部设备进行供冷和供热。
本发明实施例基于可逆复叠循环的冷热电储能系统的工作原理为：
低温级压缩机的进气口进入有一定过热度低压的过热有机工质气体，压缩机的排气口经过阀门连接蒸发冷凝器的进气口，所释放的热量为高温级的热源，第二蒸发冷凝器14的排气口经过三通阀门连接节流阀的进气口，节流阀的排气口连接第三蒸发冷凝器18的进气口，所释放的冷量储存在储冷罐27内。高温级压缩机的进气口进入有一定过热度中压的过热有机工质气体，压缩机的排气口经过阀门连接第一蒸发冷凝器10的进气口，所释放的热量储存在储热,25内，第一蒸发冷凝器10的排气口经过三通阀门连接节流阀的进气口，节流阀的排气口连接第二蒸发冷凝器14的进气口，吸收低温级在第二蒸发冷凝器14释放的热量。
高温级膨胀机的进气口进入有一定过热度的高压过热有机工质气体，膨胀机排气口连接第二蒸发冷凝器14的进气口，工质冷凝所放出的热量作为低温级蒸发的热源，工质冷凝后进入工质泵内进行增压。增压后的液体工质进入第一蒸发冷凝器10进行吸热蒸发，所吸收的热量来自于储热罐25中储存的热量。形成过热高压气体后进入膨胀机进行循环。低温级膨胀机的进气口进入有一定过热度的中压过热有机工质气体，排气口连接第三蒸发冷凝器18的进气口，储冷罐27内储存的冷量为工质的冷凝提供冷量，工质冷凝后进入工质泵内进行增压。增压后的液体工质进入第二蒸发冷凝器14进行吸热蒸发，所吸收的热量来自于高温级所释放的热量，形成过热中压气体后进入膨胀机进行循环。
可选的，储热罐25内工质为熔盐等相变储热介质，储冷罐27内工质为冰浆。
本发明实施例基于可逆复叠循环的冷热电储能系统控制方法：根据用电高峰时段和用电低谷时段对应选择系统工作模式；系统工作模式包括储能模式和冷热电供应模式。
储能模式，利用第一压缩机8和第二压缩机20进行复叠热泵制冷制热，将冷量和热量储存在储热罐25和储冷罐27中。
冷热电供应模式，储存在储热罐25和储冷罐27内的热量和冷量可直接被需热需冷场所利用。也可将此作为发电循环的热源和冷源利用第一膨胀机4和第二膨胀机23进行发电。
本发明的循环系统采用复叠热泵及复叠有机朗肯循环，在图2中的(a)图中，a点到b点到c点到d点以及e点到f点到g点到h点代表储能模式，在图(2)中的(b)图中，b点到a点到d点到c点和f点到e点到h点到g点为冷热电供应模式。
如图3所示，本发明实施例基于可逆复叠循环的冷热电储能系统不同工质组合时，储冷温度选取为10℃，随着储热温度的提升，系统的效率先上升后下降，存在最大值为38.6％；不同的工质组合的效率有大有小，比如NH3/CO2这一组合的效率较其他组合要小6％左右。
如图4所示，本发明实施例基于可逆复叠循环的冷热电储能系统控制方法包括：
根据用电高峰和用电低谷来分别控制储能系统所处的工作模式。
第一压缩机8和第二压缩机20为该系统中主要耗电部件，而用电低谷时的电价较低，用电高峰时的电价较高，故该系统的控制原则就是使第一压缩机8和第二压缩机20在用电低谷时开启，用电高峰时停机，而使第一膨胀机4和第二膨胀机23工作。
如图1所示，第二开关6和第三开关21控制驱动电机7的启停从而控制第一压缩机8和第二压缩机20的启停，第一压缩机8和第二压缩机20起压缩气体的作用，第一蒸发冷凝器10提供循环工质和储热介质换热的场所，第二蒸发冷凝器14起到低温级和高温级能量交换的作用。第一膨胀机4和第二膨胀机23起气体膨胀发电的作用，发电机3负责把膨胀功转换成电能，第一阀门9和第二阀门19、第三阀门5、第四阀门22还有第一三通阀11、第二三通阀15、第三三通阀29、第四三通阀30、第五三通阀31、第六三通阀32控制管路中气体的通断。储能模式中，第二开关6和第三开关21闭合，第一开关2和第四开关24断开。将第一阀门9打开，第二阀门19打开，第三阀门5关闭，第四阀门22关闭，第一工质泵13、第二工质泵17关闭，此时驱动电动机7、第一压缩机8和第二压缩机20处于工作状态。冷热电供应模式中，第二开关6和第三开关21断开，第一开关2和第四开关24闭合。将第一阀门9关闭，第二阀门19关闭，第三阀门5打开，第四阀门22打开，第一工质泵13、第二工质泵17打开，此时发电机3、第一膨胀机4和第二膨胀机23处于工作状态。
在图1中，a点为第一压缩机8进气状态，第一膨胀机4的排气状态，为有一定过热度的中压循环工质气体，b点为第一压缩机8的出口状态，第一膨胀机4的进口状态，c点为第一蒸发冷凝器10的出口状态，d点为第二蒸发冷凝器14的进口状态，e点为第二压缩机20进气状态，第二膨胀机23的排气状态，为有一定过热度的低压循环工质气体，f点为第二压缩机20的出口状态，第二膨胀机23的进口状态，g点为第二蒸发冷凝器14的出口状态，h点为第三蒸发冷凝器18的进口状态。
如图4所示，用电高峰指电价最高时段，用电低谷指电价最低时段。考虑到压缩机为该系统中主要耗电部件，该系统的控制方法为：
用电高峰时系统采用冷热电供应模式，用电低谷时系统采用储能模式。
储能模式下，第二开关6和第三开关21闭合，第一开关2和第四开关24断开。将第一阀门9打开，第二阀门19打开，第三阀门5关闭，第四阀门22关闭，第一工质泵13、第二工质泵17关闭。
冷热电供应模式下，第二开关6和第三开关21断开，第一开关2和第四开关24闭合。将第一阀门9关闭，第二阀门19关闭，第三阀门5打开，第四阀门22打开，第一工质泵13、第二工质泵17打开。
可以看出，本发明基于可逆复叠热泵及复叠有机朗肯循环的热电储能系统及控制方法，可以获得较大的冷热源温差，提供一定的制热能力，制冷能力，同时提高发电效率。且系统简单，耗电部件少，可以根据电价进行两种模式的切换，最终达到节约能源和成本的效果。
以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于可逆复叠循环的冷热电储能系统，其特征在于，包括储热循环子系统和储冷循环子系统，储热循环子系统和储冷循环子系统的管路结构相同；所述储热循环子系统和储冷循环子系统均包括膨胀机和压缩机，膨胀机连接发电机，压缩机连接电动机；储热循环子系统和储冷循环子系统之间通过第二蒸发冷凝器(14)进行热交换；储热循环子系统通过第一蒸发冷凝器(10)与储热罐(25)对循环管路中的工质热量进行储存，储冷循环子系统通过第三蒸发冷凝器(18)与储冷罐(27)对循环管路中的工质冷量进行储存。
2.根据权利要求1所述基于可逆复叠循环的冷热电储能系统，其特征在于，储热循环子系统的压缩机与膨胀机并列设置，并分别经阀门连接第一蒸发冷凝器(10)的第一路工质流道的一端，第一蒸发冷凝器(10)的第一路工质流道的另一端经第一三通阀(11)分别连接第一节流阀(12)和第一工质泵(13)，第一节流阀(12)和第一工质泵(13)再经过第五三通阀(31)连接第二蒸发冷凝器(14)的第一路工质流道的一端，第二蒸发冷凝器(14)的第一路工质流道的另一端再经第三三通阀(29)分别返回储热循环子系统的压缩机及膨胀机。
3.根据权利要求2所述基于可逆复叠循环的冷热电储能系统，其特征在于，储热罐(25)与第一循环水泵(26)连接在第一蒸发冷凝器(10)的第二路工质流道上。
4.根据权利要求2所述基于可逆复叠循环的冷热电储能系统，其特征在于，第二蒸发冷凝器(14)的第二路工质流道的一端分别经阀门连接储冷循环子系统的压缩机及膨胀机，第二蒸发冷凝器(14)的第二路工质流道的另一端经第二三通阀(15)分别连接第二节流阀(16)和第二工质泵(17)，第二节流阀(16)和第二工质泵(17)再经过第六三通阀(32)连接第三蒸发冷凝器(18)的第一路工质流道的一端，第三蒸发冷凝器(18)的第一路工质流道的另一端经第四三通阀(30)分别返回储热循环子系统的压缩机及膨胀机。
5.根据权利要求4所述基于可逆复叠循环的冷热电储能系统，其特征在于，储冷罐(27)与第二循环水泵(28)连接在第三蒸发冷凝器(18)的第二路工质流道上。
6.根据权利要求1所述基于可逆复叠循环的冷热电储能系统，其特征在于，发电机以及电动机分别经开关连接电源(1)。
7.根据权利要求1所述基于可逆复叠循环的冷热电储能系统，其特征在于，所述储热罐(25)内的工质为熔盐，所述储冷罐(27)内的工质为冰浆。
8.一种如权利要求1至7中任意一项所述基于可逆复叠循环的冷热电储能系统的控制方法，其特征在于：根据用电高峰时段和用电低谷时段对应选择系统工作模式；
系统工作模式包括储能模式和冷热电供应模式：
在用电高峰时段采用冷热电供应模式，在用电低谷时段采用储能模式：
所述储能模式下，储热循环子系统和储冷循环子系统的压缩机进行复叠热泵制冷制热，将冷量和热量储存在储冷罐(27)和储热罐(25)当中；所述冷热电供应模式下，储存在储冷罐(27)和储热罐(25)当中的冷量和热量直接被需热需冷场所利用，或者作为发电循环的热源和冷源利用储热循环子系统和储冷循环子系统的膨胀机进行发电。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：
在储能模式下，储热循环子系统的高温级电动机带动压缩机工作，中压过热气体进入压缩机进气口，经压缩机压缩后变成高压高温气体，经过第一蒸发冷凝器(10)，将热量储存在储热罐(25)中；第一蒸发冷凝器(10)换热后的工质通过第一三通阀(11)进入第一节流阀(12)，第一节流阀(12)节流之后进入第二蒸发冷凝器(14)，第二蒸发冷凝器(14)吸收从低温级释放的热量，形成中压过热气体；储冷循环子系统的低温级电动机带动压缩机工作，低压过热气体进入压缩机进气口，经压缩机压缩后变成中压中温气体，经过第二三通阀(15)以及第二节流阀(16)后进入第三蒸发冷凝器(18)，将冷量储存在储冷罐(27)内。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：
在冷热电供应模式下，储热循环子系统通过压缩机产生的高压低温液体工质通过第一蒸发冷凝器(10)从储热罐(25)吸收热量后的变为高压高温气体进入膨胀机，高温级的电动机带动膨胀机工作，进行发电，膨胀为中压气体后经过第三三通阀(29)进入第二蒸发冷凝器(14)，释放热量供以低温级使用；中压低温液体工质从储热罐(25)吸收热量后的变为中压中温气体进入膨胀机，储冷循环子系统的低温级电动机带动膨胀机工作，进行发电，膨胀为低压气体后经过第四三通阀(30)进入第三蒸发冷凝器(18)，吸收储存在储冷罐(27)内的冷量，之后通过第六三通阀(32)进入第二工质泵(17)进行增压，增压为中压液体后，进入第二蒸发冷凝器(14)，吸收高温级释放的热量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311431429.1A CN117515938A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 一种基于可逆复叠循环的冷热电储能系统及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311431429.1A CN117515938A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 一种基于可逆复叠循环的冷热电储能系统及其控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117515938A true CN117515938A (zh) | 2024-02-06 |
Family
ID=89742987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311431429.1A Pending CN117515938A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 一种基于可逆复叠循环的冷热电储能系统及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117515938A (zh) |
-
2023
- 2023-10-31 CN CN202311431429.1A patent/CN117515938A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114320504B (zh) | 一种液态跨临界二氧化碳储能系统及方法 | |
| WO2022027844A1 (zh) | 基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统和方法 | |
| CN102563987A (zh) | 有机朗肯循环驱动的蒸气压缩制冷装置及方法 | |
| CN109826682A (zh) | 一种可实现冷热电联供的集成型供能系统 | |
| CN109854320A (zh) | 一种二氧化碳储能与有机朗肯循环联合发电系统 | |
| CN109373703A (zh) | 一种基于液态空气储能的冷-热-电联供系统及方法 | |
| CN113700628A (zh) | 一种多联供液化空气储能系统及优化控制方法 | |
| CN114087847B (zh) | 液态空气储能冷-热-电-空气四联供装置及方法 | |
| CN113036932B (zh) | 一种co2跨临界热力循环储电系统和方法 | |
| CN209042886U (zh) | 一种基于液态空气储能的冷-热-电联供系统 | |
| CN112923616B (zh) | 一种利用回热器热量防止蒸发器结霜的空气源co2热泵系统 | |
| CN202501677U (zh) | 有机朗肯循环驱动的蒸气压缩制冷装置 | |
| CN107702429B (zh) | 液态空气储能系统能效提升装置及方法 | |
| CN101025146A (zh) | 利用常温下水中的热能的发电系统装置 | |
| CN116591794A (zh) | 液态二氧化碳储能发电系统 | |
| CN117515938A (zh) | 一种基于可逆复叠循环的冷热电储能系统及其控制方法 | |
| CN213540514U (zh) | 压缩热自消纳的液态空气储能系统 | |
| CN114483231A (zh) | 一种压缩空气储能系统及其控制方法 | |
| CN112112694A (zh) | 压缩热自消纳的液态空气储能系统及方法 | |
| CN113091349A (zh) | 一种高效吸收式热泵 | |
| CN113932472A (zh) | 一种基于燃气机热泵和有机朗肯循环耦合系统的运行方法 | |
| CN113007915A (zh) | 一种利用蒸汽压改变状态的热力学方法和装置 | |
| CN114909696B (zh) | 一种吸附式低压co2气热联储联供装置及其运行方法 | |
| CN2562141Y (zh) | 新型溴化锂冷热水机组 | |
| CN110805979A (zh) | 一种梯级蒸发与温湿度独立控制相耦合的建筑供能系统 |
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 |