CN117663873A - 能量梯级利用的热电联产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能量梯级利用的热电联产系统，其包括空气压缩装置、储热装置、储气装置、发电装置、加热装置和供热装置，储热装置包括第一储热件和第二储热件，空气压缩装置、第一储热件和第二储热件依次连通，第一储热件用于吸收通过空气压缩装置排出的压缩空气的高品质热能，第二储热件用于吸收通过空气压缩装置排出的压缩空气的低品质热能，储气装置与第二储热件连通，发电装置与第一储热件相连，加热装置与储热装置和储气装置相连，加热装置用于加热第一相变材料和第二相变材料，和/或，用于加热储气装置释放出来的空气，供热装置与第二储热件相连。本发明的能量梯级利用的热电联产系统可为场所提供稳定的电量和热量。

Description

能量梯级利用的热电联产系统

技术领域

本发明涉及储能领域，具体地，涉及一种能量梯级利用的热电联产系统。

背景技术

储能是构建新型电力系统、推动能源绿色低碳转型的重要装备基础和关键支撑技术，其中，长时储能技术可凭借长周期、大容量特性，在更长的时间维度上调节新能源发电波动，在清洁能源过剩时避免电网拥堵，在负荷高峰时增加清洁能源的消纳。

在相关技术中，常用的长时储能技术为压缩空气储能。压缩空气储能具有规模大、效率高、成本低、环保等优点，被认为是最具发展潜力的长时储能技术之一。相较于传统的压缩空气储能技术，虽然目前的新型储能技术采用蓄热技术回收空气在压缩过程中产生的热量，不会产生碳排放及污染物排放，但是系统在实际运行过程中，这部分热量不足以使膨胀机持续长时间的稳定运行，此外，当用电侧电负荷发生较大波动时，系统也很难维持供电的稳定性。

另外，压缩空气储能系统的能量释放速度受储气装置的大小和压力限制，随着释能过程的进行，储气装置内的空气压力逐渐下降，导致膨胀机组的供电功率逐渐降低，当用电场所用电需求较大时，系统则无法满足能量供应的需求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种能量梯级利用的热电联产系统，该系统不仅克服了现有技术中的压缩空气储能技术的供电能力与场所用电需求不匹配的问题，还可为场所提供稳定的电量和热量。

本发明实施例的能量梯级利用的热电联产系统，包括：

空气压缩装置，所述空气压缩装置用于对空气进行压缩；

储热装置，所述储热装置包括第一储热件和第二储热件，所述空气压缩装置、所述第一储热件和所述第二储热件依次连通，所述第一储热件内具有第一相变材料，所述第二储热件内具有第二相变材料，所述第一相变材料的相变温度高于所述第二相变材料的相变温度，所述第一相变材料用于吸收通过所述空气压缩装置排出的压缩空气的高品质热能，所述第二相变材料用于吸收通过所述空气压缩装置排出的压缩空气的低品质热能；

储气装置，所述储气装置与所述第二储热件连通，所述储气装置用于储存经过所述第一储热件和所述第二储热件之后的压缩空气；

发电装置，所述发电装置与所述第一储热件相连，所述发电装置可将所述第一储热件的至少部分热能转化为电能；

加热装置，所述加热装置与所述储热装置和所述储气装置相连，所述加热装置用于加热所述第一相变材料和所述第二相变材料，和/或，所述加热装置用于加热所述储气装置释放出来的空气；

供热装置，所述供热装置与所述第二储热件相连，所述供热装置可与所述第二储热件内的至少部分热能进行热交换。

本发明实施例的能量梯级利用的热电联产系统，克服了现有技术中的压缩空气储能技术的供电能力与场所用电需求不匹配的问题，并且在不产生碳排放及污染物排放的前提下，还可为场所提供稳定的电量和热量。

在一些实施例中，所述加热装置包括集热件和第一工质泵，所述第一工质泵、所述集热件、所述第一储热件和所述第二储热件依次连通且形成第一回路，所述第一工质泵内具有第一导热工质，所述集热件用于对所述第一导热工质进行加热，所述第一导热工质可在所述第一回路内循环流动，以对所述第一相变材料和所述第二相变材料进行加热。

在一些实施例中，所述加热装置还包括第一换热件，所述第一换热件具有第一通道和第二通道，所述第一工质泵、所述集热件和所述第一通道依次连通且形成第二回路，所述第一导热工质可在所述第二回路内循环流动。

在一些实施例中，所述发电装置包括第一膨胀机，所述第一膨胀机与所述第一储热件相连，所述储气装置具有出气口，所述储气装置内的空气通过所述出气口排出后可经过所述储热装置，并分别与所述第二储热件内的第二相变材料和所述第一储热件内的第一相变材料进行热交换，再进入所述第一膨胀机内进行做功发电。

在一些实施例中，所述发电装置还包括第二膨胀机、冷凝器、第二工质泵、预热器和第二换热件，所述第二换热件具有第三通道和第四通道，所述第三通道与所述第一储热件连通且所述第三通道内具有第一换热介质，以使所述第一换热介质可与所述第一相变材料进行热交换，所述第四通道、所述第二膨胀机、所述冷凝器、所述第二工质泵和所述预热器依次连通且形成第三回路，所述第二工质泵内具有第二导热工质，所述第二导热工质可在所述第三回路内循环流动，以使所述第二导热工质可与所述第一换热介质进行热交换。

在一些实施例中，所述第二导热工质在所述第四通道内的流动方向与所述第一换热介质在所述第三通道内的流动方向相反。

在一些实施例中，所述第一膨胀机与所述预热器连通，以使所述第一膨胀机排出的至少部分乏气可与所述预热器进行热交换后排出。

在一些实施例中，所述能量梯级利用的热电联产系统还包括第一管路，所述第一管路连通所述出气口、所述第二通道和所述第一膨胀机，以使通过所述出气口排出后至少部分空气可先进入所述第二通道内并与所述第一通道内的第一导热工质进行热交换，再进入所述第一膨胀机内。

在一些实施例中，所述供热装置包括第三换热件、供水管路和回水管路，所述第三换热件具有第五通道和第六通道，所述第五通道与所述第二储热件连通且所述第五通道内具有第二换热介质，以使所述第二换热介质可与所述第二相变材料进行热交换，所述回水管路、所述第六通道和所述供水管路依次连通，所述回水管路内的水先进入所述第六通道并与所述第二换热介质进行热交换，再从所述第六通道流入所述回水管路。

在一些实施例中，所述回水管路内的水在所述第六通道内的流动方向与所述第二换热介质在所述第五通道内的流动方向相反。

附图说明

图1是根据本发明实施例的能量梯级利用的热电联产系统的示意图。

图2是图1中本发明实施例的能量梯级利用的热电联产系统的局部示意图。

附图标记：1、空气压缩装置；2、储热装置；21、第一储热件；211、第一腔室；212、第一口；213、第二口；22、第二储热件；221、第二腔室；222、第三口；223、第四口；3、储气装置；31、进气口；32、出气口；4、发电装置；41、第一膨胀机；42、第二膨胀机；43、冷凝器；44、第二工质泵；45、预热器；46、第二换热件；461、第三通道；462、第四通道；47、第三工质泵；48、第四阀；491、第五阀；492、第六阀；493、第七阀；494、第八阀；495、第九阀；5、加热装置；51、集热件；52、第一工质泵；53、第一换热件；531、第一通道；532、第二通道；54、连接管路；551、第一阀；552、第二阀；553、第三阀；6、供热装置；61、第三换热件；611、第五通道；612、第六通道；62、供水管路；63、回水管路；64、第四工质泵；65、第五工质泵；66、第十阀；7、第一管路；100、第一回路；200、第二回路；300、第三回路；400、第四回路；500、第五回路。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-2所示，本发明实施例的能量梯级利用的热电联产系统包括空气压缩装置1、储热装置2、储气装置3、发电装置4、加热装置5和供热装置6。空气压缩装置1用于对空气进行压缩。具体地，空气压缩装置1为一级或多级的空气压缩机，在用点低谷期，可利用再生能源电力将空气压缩成高温高压状态。

储热装置2包括第一储热件21和第二储热件22，空气压缩装置1、第一储热件21和第二储热件22依次连通，第一储热件21内具有第一相变材料(未示出)，第二储热件22内具有第二相变材料(未示出)，第一相变材料的相变温度高于第二相变材料的相变温度，第一相变材料用于吸收通过空气压缩装置1排出的压缩空气的高品质热能，第二相变材料用于吸收通过空气压缩装置1排出的压缩空气的低品质热能。

具体地，第一储热件21和第二储热件22均为相变堆积床。第一储热件21具有第一腔室211、第一口212和第二口213，第一口212和第二口213与第一腔室211连通，第一口212与空气压缩装置1连通，以使压缩空气可通过第一口212进入第一腔室211内。第一相变材料位于第一腔室211内，利用第一相变材料对温度敏感的特性，使得第一相变材料可对压缩空气的高品质热能进行储存。

第二储热件22具有第二腔室221、第三口222和第四口223，第三口222和第四口223与第二腔室221连通，第三口222与第二口213连通，以使压缩空气可从第一腔室211进入第二腔室221内。第二相变材料位于第二腔室221内，利用第二相变材料对温度敏感的特性，使得第二相变材料可对压缩空气的低品质热能进行储存。

储气装置3与第二储热件22连通，储气装置3用于储存经过第一储热件21和第二储热件22之后的压缩空气。具体地，储气装置3为储气罐。储气装置3具有进气口31和出气口32，储气罐的进气口31与第二储热件22的第四口223连通，以使压缩空气可储存在储气装置3内。

发电装置4与第一储热件21相连，发电装置4可将第一储热件21的至少部分热能转化为电能。加热装置5与储热装置2和储气装置3相连，加热装置5用于加热第一相变材料和第二相变材料，和/或，加热装置5用于加热储气装置3释放出来的空气。供热装置6与第二储热件22相连，供热装置6可与第二储热件22内的至少部分热能进行热交换。

具体地，本发明实施例的能量梯级利用的热电联产系统包括压缩空气储能模块、压缩空气释能模块、发电模块、供暖模块以及加热模块。

压缩空气储能模块由空气压缩装置1、储热装置2和储气装置3组成，以通过储气装置3来储存释放压缩热之后的高压空气。压缩空气释能模块是储能模块的反过程，储气装置3释放高压空气，依次经过第二储热件22和第一储热件21，高压空气吸收相变材料的热量之后进入发电装置4，以进行做功发电。发电模块为发电装置4。加热模块为加热装置5。供暖模块为供热装置6。

其中，压缩空气储能模块和加热模块可实现储能，压缩空气释能模块和发电模块可以向场所提供稳定的电量，供暖模块可以为场所提供稳定的热量，使得本发明实施例的能量梯级利用的热电联产系统，可有效地克服现有技术中的压缩空气储能技术的供电能力与场所用电需求不匹配的问题，并且还可在不产生碳排放及污染物排放的前提下，为场所提供稳定的电量和热量。

在一些实施例中，加热装置5包括集热件51、第一工质泵52和第一换热件53。具体地，集热件51为太阳能集热件51，太阳能集热件51为抛物槽收集器、电力塔接收器、抛物线盘收集器以及菲涅耳透镜收集器的至少一种。

其中，第一工质泵52、集热件51、第一储热件21和第二储热件22依次连通且可形成第一回路100，第一工质泵52内具有第一导热工质(未示出)，集热件51用于对第一导热工质进行加热，第一导热工质可在第一回路100内循环流动，以对第一相变材料和第二相变材料进行加热。

第一换热件53具有第一通道531和第二通道532，第一工质泵52、集热件51和第一通道531依次连通且可形成第二回路200，第一导热工质可在第二回路200内循环流动。

具体地，加热装置5还包括连接管路54，第一通道531位于连接管路54上，连接管路54连通集热件51、第一通道531和第一工质泵52。

具体地，加热装置5还包括第一阀551、第二阀552、第三阀553，第一阀551和第三阀553依次设在第一回路100上且位于集热件51和第一储热件21之间，第一阀551邻近集热件51。第二阀552设在第二回路200上且位于连接管路54上。当关闭第二阀552，开启第一阀551和第三阀553时，第一导热工质可在第一回路100内循环流动，以对第一相变材料和第二相变材料进行加热；当关闭第三阀553，开启第一阀551和第二阀552时，第一导热工质可在第二回路200内循环流动，储气装置3内的高压空气可进入第二通道532内与第一导热工质进行热交换。由此，加热装置5可以作为备用热源加热储气罐装置3释放的高压空气，也可以加热两台相变堆积床。

在一些实施例中，发电装置4包括第一膨胀机41、第二膨胀机42、冷凝器43、第二工质泵44、预热器45和第二换热件46。第一膨胀机41与第一储热件21的第一口212和预热器45相连，储气装置3内的空气通过出气口32排出后可经过储热装置2，并分别与第二储热件22内的第二相变材料和第一储热件21内的第一相变材料进行热交换，再进入第一膨胀机41内进行做功发电，之后第一膨胀机41排出乏气并进入预热器45。

第二换热件46具有第三通道461和第四通道462，第三通道461与第一储热件21连通且第三通道461内具有第一换热介质(未示出)，以使第一换热介质可与第一相变材料进行热交换。第四通道462、第二膨胀机42、冷凝器43、第二工质泵44和预热器45依次连通且形成第三回路300，第二工质泵44内具有第二导热工质(未示出)，第二导热工质可在第三回路300内循环流动，以使第二导热工质可与第一换热介质进行热交换。

具体地，发电装置4还包括第三工质泵47，第三工质泵47、第三通道461和第一储热件21形成第四回路400，第三工质泵47位于第一口212和第三通道461之间，用于使第一换热介质在第四回路400内循环流动，使得第一换热介质可从第三通道461进入第一储热件21内吸收热量，随后从第一口212流出。

具体地，发电装置4还包括第四阀48，第四阀48设在第三回路300上，且位于预热器45和第四通道462之间。

具体地，预热器45具有热侧通道(未示出)和冷侧通道(未示出)。第一膨胀机41与热侧通道连通，以使第一膨胀机41出口的乏气可进入热侧通道，第二导热工质可进入冷侧通道，乏气在热侧通道内与冷侧通道内的第二导热工质进行热交换，以对第二导热工质进行预热，然后乏气从预热器45排入大气中，第二导热工质进入第四通道462再与第三通道461内的第一换热介质进行热交换以形成高温高压的汽体，随后高温高压的汽体进入第二膨胀机42内进行做功发电，第二膨胀机42做功发电后排出低温低压的乏汽并进入冷凝器43中，低温低压的乏汽被冷却水冷却降温为低温低压的液体，最后进入第二工质泵44中，由第二工质泵44将其泵入冷侧通道与热侧通道内的乏气进行热交换，由此完成发电循环。

在一些实施例中，能量梯级利用的热电联产系统还包括第一管路7，第一管路7连通出气口32、第二通道532和第一膨胀机41，以使通过出气口32排出后至少部分空气可先进入第二通道532内并与第一通道531内的第一导热工质进行热交换，再进入第一膨胀机41内。由此，用此方式可以弥补储热装置2在系统的压缩空气释能过程中热量逐渐降低的不足。

在一些实施例中，第二导热工质在第四通道462内的流动方向与第一换热介质在第三通道461内的流动方向相反，提高了第一换热介质与第二导热工质进行热交换的效率。

具体地，发电装置4还包括第五阀491、第六阀492、第七阀493、第八阀494和第九阀495。第五阀491和第六阀492依次设在第二储热件22的第四口223和储气装置3的出气口32之间，且第五阀491邻近第二储热件22。第七阀493设在储气装置3的进气口31和第二储热件22的第四口223之间。第八阀494设在第一管路7上，且位于出气口32和第二通道532之间。第九阀495设在第二回路200上，且位于第二储热件22的第四口223和第一工质泵52之间。

在一些实施例中，供热装置6包括第三换热件61、供水管路62和回水管路63，第三换热件61具有第五通道611和第六通道612，第五通道611与第二储热件22连通且第五通道611内具有第二换热介质(未示出)，以使第二换热介质可与第二相变材料进行热交换，回水管路63、第六通道612和供水管路62依次连通，回水管路63内的水先进入第六通道612并与第二换热介质进行热交换，再从第六通道612流入回水管路63。

具体地，供热装置6还包括第四工质泵64，第四工质泵64、第五通道611和第二储热件22形成第五回路500，第四工质泵64位于第三口222和第五通道611之间，用于使第二换热介质在第五回路500内循环流动，使得第二换热介质可从第五通道611进入第二储热件22内吸收热量，随后从第三口222流出。

供热装置6还包括第五工质泵65和第十阀66。第十阀66设在供水管路62上，以控制供水管路62的开闭。第五工质泵65设在回水管路63上，以将回水管路63内的水泵入第六通道612内与第二换热介质进行换热。由此，供暖模块利用第二储热件22储存的低品位热量为热源，对回水管路63内的水进行供热，以将水的加热成供暖的温度。

在一些实施例中，回水管路63内的水在第六通道612内的流动方向与第二换热介质在第五通道611内的流动方向相反，提高了第二换热介质与水进行热交换的效率。

本发明实施例的能量梯级利用的热电联产系统的压缩空气储能模块适于在用电低谷时将多余的电能转化为空气的内能，压缩空气释能模块适于在用电高峰时将空气内能转化为电能，发电模块适于在用电高峰时，将第一储热件21的热量转化为电量，加热模块适于在供暖时段，将第二储热件22的热量转化为供暖水的热量，供暖模块适于在太阳能辐射强度较强时段，将太阳能的热量转化为第一储热件21和第二储热件22的热量，也可以直接加热储气装置3释放的高压空气，使之变为高温高压状态，进而在膨胀机中做功发电。将以上模块进行串、并联组合，系统可以在不同应用场景下提供稳定的电量和热量。其中不同应用场景的储能过程相同，如下所示：

本发明实施例的能量梯级利用的热电联产系统在储能阶段时：

启动空气压缩装置1，利用低谷电力将常温常压的空气压缩成高温高压状态，依次流经第一储热件21、第二储热件22，将热量传递到第一储热件21、第二储热件22内部的相变材料内。经以上换热之后，由第二储热件22的第四口223排出的空气为常温高压状态，并通过第七阀493进入储气装置3中进行储存。

利用此方法在存储高压空气的同时，可以将空气压缩装置1出口空气的热量分为高品位热量和低品位热量，并依次储存在第一储热件21、第二储热件22中，为能量梯级利用提供基础。

接下来分别针对不同应用场景对系统释能过程进行详细描述。

当压缩空气储能系统释放的电量能够满足用电需求时：

在用电高峰阶段，储气装置3中的常温、高压空气通过第六阀492和第五阀491进入第二储热件22、第一储热件21中，依次吸收第二储热件22、第一储热件21内的热量以变为高温、高压的状态，最后进入第一膨胀机41中进行做功发电。

当太阳能辐射强度满足工作条件时，加热模块开始工作，第一工质泵52将第一导热介质传递到集热件51中，吸收太阳能热量之后通过第一阀551和第三阀553进入到第一储热件21、第二储热件22内部，对第一储热件21、第二储热件22进行加热，最后通过第九阀495、第一工质泵52重新进入集热件51中完成太阳能加热循环。

在此基础上开启供暖模块可对用热端提供热量。第三换热件61的第五通道611内的第二换热介质为高温导热介质，在供暖过程中，第二换热介质将热量传递给第六通道612内的水，第二换热介质降温之后从第二储热件22底部的第四口223进入到第二储热件22内吸收第二相变材料的热量，之后从第二储热件22顶部的第三口222流出，通过第四工质泵64重新进入第五通道611完成加热循环。被加热的供暖水通过第十阀66流出，为用热端提供热量，回水通过第五工质泵65重新回到第六通道612，以完成供热循环。

当压缩空气储能系统释放的电量不能满足用电需求时：

在此应用场景下，当第一储热件21、第二储热件22存储的热量足以支撑系统运行时，具体实施方式为：

在用电高峰阶段，首先将储气装置3中的高压空气释放，通过第六阀492和第五阀491依次进入第二储热件22、第一储热件21内部以分别与第二相变材料和第一相变材料进行换热，被加热后的高温高压空气从第一储热件21顶部的第一口212流出，进入第一膨胀机41中进行做功发电。第一膨胀机41出口的乏气进入发电模块的预热器45的热侧通道内，对通过第二工质泵44泵入冷侧通道的低温第二导热工质进行预热，然后第二导热工质通过第四阀48进入第四通道462，被反向流动的高温第一换热介质加热成高温高压的汽体，并进入第二膨胀机42中做功发电，低温低压的乏汽进入冷凝器43中，被冷却水冷却降温为低温低压的液体，最后进入第二工质泵44中由第二工质泵44将其泵入冷侧通道与热侧通道内内的乏气进行热交换，由此完成发电循环。

第二换热件46的第三通道461内的高温第一换热介质经过换热变成低温状态，从第一储热件21底部的第二口213进入第一储热件21内部与第一相变材料进行换热，升温之后从第一储热件21顶部的第一口212流出，通过第三工质泵47进入第二换热件46的第三通道461内完成加热循环。

随着释能的进行，第一储热件21和第二储热件22内的热量逐渐减小，当热量不足以支撑系统运行时，需启动加热模块。具体实施方式为：

第一工质泵52将低温第一导热工质传递到集热件51中，吸收太阳能热量之后变为高温状态。一部分第一导热工质通过第二阀552进入第一换热件53的第一通道531内，对反向流动的第二通道532内的低温高压空气进行加热。一部分第一导热工质通过第三阀553依次进入第一储热件21、第二储热件22内部，对第一储热件21、第二储热件22进行加热，最后通过第九阀495重新进入集热件51中，完成太阳能加热循环。

储气装置3中高压空气通过第六阀492和第八阀494进入第一换热件53的第二通道532内，被反向流动的高温介质加热成高温高压的状态，进入第一膨胀机41中进行做功发电。最后乏气进入发电模块的预热器45的热侧通道内，与冷侧通道内的流体换热之后，排到大气中。发电模块的实施流程与上文类似，不再赘述。

当场所需要供暖时，需要耦合供暖模块，具体实施方式与上文供暖方式类似，不再赘述。

由此，通过将上述的压缩空气储能模块、压缩空气释能模块、发电模块、加热模块、供暖模块相耦合，可有效地对电网进行移峰填谷的同时，还可对场所提供稳定的电量、热量。此外，通过第一储热件21和第二储热件22分品位的回收空气的压缩热，第一储热件21为发电模块提供热量，第二储热件22为用热场所提供热量，通过能量梯级利用，有助于优化系统中热能的分配和利用，提高系统热能利用效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种能量梯级利用的热电联产系统，其特征在于，包括：

空气压缩装置(1)，所述空气压缩装置(1)用于对空气进行压缩；

储热装置(2)，所述储热装置(2)包括第一储热件(21)和第二储热件(22)，所述空气压缩装置(1)、所述第一储热件(21)和所述第二储热件(22)依次连通，所述第一储热件(21)内具有第一相变材料，所述第二储热件(22)内具有第二相变材料，所述第一相变材料的相变温度高于所述第二相变材料的相变温度，所述第一相变材料用于吸收通过所述空气压缩装置(1)排出的压缩空气的高品质热能，所述第二相变材料用于吸收通过所述空气压缩装置(1)排出的压缩空气的低品质热能；

储气装置(3)，所述储气装置(3)与所述第二储热件(22)连通，所述储气装置(3)用于储存经过所述第一储热件(21)和所述第二储热件(22)之后的压缩空气；

发电装置(4)，所述发电装置(4)与所述第一储热件(21)相连，所述发电装置(4)可将所述第一储热件(21)的至少部分热能转化为电能；

加热装置(5)，所述加热装置(5)与所述储热装置(2)和所述储气装置(3)相连，所述加热装置(5)用于加热所述第一相变材料和所述第二相变材料，和/或，所述加热装置(5)用于加热所述储气装置(3)释放出来的空气；

供热装置(6)，所述供热装置(6)与所述第二储热件(22)相连，所述供热装置(6)可与所述第二储热件(22)内的至少部分热能进行热交换。

2.根据权利要求1所述的能量梯级利用的热电联产系统，其特征在于，所述加热装置(5)包括集热件(51)和第一工质泵(52)，所述第一工质泵(52)、所述集热件(51)、所述第一储热件(21)和所述第二储热件(22)依次连通且形成第一回路(100)，所述第一工质泵(52)内具有第一导热工质，所述集热件(51)用于对所述第一导热工质进行加热，所述第一导热工质可在所述第一回路(100)内循环流动，以对所述第一相变材料和所述第二相变材料进行加热。

3.根据权利要求2所述的能量梯级利用的热电联产系统，其特征在于，所述加热装置(5)还包括第一换热件(53)，所述第一换热件(53)具有第一通道(531)和第二通道(532)，所述第一工质泵(52)、所述集热件(51)和所述第一通道(531)依次连通且形成第二回路(200)，所述第一导热工质可在所述第二回路(200)内循环流动。

4.根据权利要求3所述的能量梯级利用的热电联产系统，其特征在于，所述发电装置(4)包括第一膨胀机(41)，所述第一膨胀机(41)与所述第一储热件(21)相连，所述储气装置(3)具有出气口(32)，所述储气装置(3)内的空气通过所述出气口(32)排出后可经过所述储热装置(2)，并分别与所述第二储热件(22)内的第二相变材料和所述第一储热件(21)内的第一相变材料进行热交换，再进入所述第一膨胀机(41)内进行做功发电。

5.根据权利要求4所述的能量梯级利用的热电联产系统，其特征在于，所述发电装置(4)还包括第二膨胀机(42)、冷凝器(43)、第二工质泵(44)、预热器(45)和第二换热件(46)，所述第二换热件(46)具有第三通道(461)和第四通道(462)，所述第三通道(461)与所述第一储热件(21)连通且所述第三通道(461)内具有第一换热介质，以使所述第一换热介质可与所述第一相变材料进行热交换，所述第四通道(462)、所述第二膨胀机(42)、所述冷凝器(43)、所述第二工质泵(44)和所述预热器(45)依次连通且形成第三回路(300)，所述第二工质泵(44)内具有第二导热工质，所述第二导热工质可在所述第三回路(300)内循环流动，以使所述第二导热工质可与所述第一换热介质进行热交换。

6.根据权利要求5所述的能量梯级利用的热电联产系统，其特征在于，所述第二导热工质在所述第四通道(462)内的流动方向与所述第一换热介质在所述第三通道(461)内的流动方向相反。

7.根据权利要求5所述的能量梯级利用的热电联产系统，其特征在于，所述第一膨胀机(41)与所述预热器(45)连通，以使所述第一膨胀机(41)排出的至少部分乏气可与所述预热器(45)进行热交换后排出。

8.根据权利要求4所述的能量梯级利用的热电联产系统，其特征在于，还包括第一管路(7)，所述第一管路(7)连通所述出气口(32)、所述第二通道(532)和所述第一膨胀机(41)，以使通过所述出气口(32)排出后至少部分空气可先进入所述第二通道(532)内并与所述第一通道(531)内的第一导热工质进行热交换，再进入所述第一膨胀机(41)内。

9.根据权利要求1所述的能量梯级利用的热电联产系统，其特征在于，所述供热装置(6)包括第三换热件(61)、供水管路(62)和回水管路(63)，所述第三换热件(61)具有第五通道(611)和第六通道(612)，所述第五通道(611)与所述第二储热件(22)连通且所述第五通道(611)内具有第二换热介质，以使所述第二换热介质可与所述第二相变材料进行热交换，所述回水管路(63)、所述第六通道(612)和所述供水管路(62)依次连通，所述回水管路(63)内的水先进入所述第六通道(612)并与所述第二换热介质进行热交换，再从所述第六通道(612)流入所述回水管路(63)。

10.根据权利要求9所述的能量梯级利用的热电联产系统，其特征在于，所述回水管路(63)内的水在所述第六通道(612)内的流动方向与所述第二换热介质在所述第五通道(611)内的流动方向相反。