CN217464889U - 一种基于热沙储热的风光储能系统 - Google Patents

Abstract

本申请关于一种基于热沙储热的风光储能系统。其中该系统电加热器与风光发电设备连接；电加热器的出口与换热单元的入口之间连接第一传送带；换热单元中放置有细沙；换热单元的出口与电加热器的入口之间连接第二传送带；换热单元的管侧出口通过管路依次连接发电装置、空冷装置和换热单元的管侧入口，在管路中传输蒸汽；电加热器用于将风光发电设备产生的电能转换成热能，以对细沙进行加热；换热单元用于将加热后的细沙与蒸汽进行换热。本申请将多余的风能和太阳能转化为热能，利用细沙进行储存，能够有效降低弃风率和弃光率，提升了风能和太阳能的利用率。

Description

一种基于热沙储热的风光储能系统

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于热沙储热的风光储能系统。

背景技术

相关技术中，装机和发电量占主体的煤电机组需要具备高效灵活特征以实现高比例消纳快速增加的强间歇性新能源，从而适应电网深度调峰和快速调频的要求。然而，受资源禀赋和工业发展等综合影响，西北地区风光资源丰富，但电力需求不能消纳风光电力；东部地区工业用电需求旺盛，但电力供应多为煤机电力。超高压电力输送可以实现西电东送，但成本较高。

发明内容

为此，本申请提供一种基于热沙储热的风光储能系统。本申请的技术方案如下：

根据本申请实施例，提供一种基于热沙储热的风光储能系统，一种基于热沙储热的风光储能系统，所述系统包括储热装置、发电装置、空冷装置，所述储热装置包括电加热器、换热单元、第一传送带、第二传送带，其中，

所述电加热器与风光发电设备连接；

所述电加热器的出口与所述换热单元的入口之间连接所述第一传送带；所述换热单元中放置有细沙；

所述换热单元的出口与所述电加热器的入口之间连接所述第二传送带；

所述换热单元的管侧出口通过管路依次连接所述发电装置、所述空冷装置和所述换热单元的管侧入口，在管路中传输蒸汽；

所述电加热器用于将风光发电设备产生的电能转换成热能，以对所述细沙进行加热；

所述换热单元用于将加热后的细沙与所述蒸汽进行换热。

根据本申请的一个实施例，所述发电装置包括膨胀机、发电机，其中，

所述换热单元的管侧出口与所述膨胀机连接；

所述膨胀机的出口与所述空冷装置的入口连接；

所述膨胀机通过传动轴与所述发电机连接。

根据本申请的一个实施例，所述空冷装置包括冷凝器、空冷塔，其中，

所述膨胀机的输出端与所述冷凝器的输入端连接；

所述冷凝器的输出端与是换热单元的管侧入口连接；

所述冷凝器通过循环管路与所述空冷塔连接。

根据本申请的一个实施例，所述空冷装置还包括循环水泵，其中，

所述循环水泵的一端连接所述冷凝器的入口，所述循环水泵的另一端连接所述冷凝器的出口。

根据本申请的一个实施例，所述换热单元包括热沙储罐、冷沙存储箱，其中，

所述热沙储罐的壳侧入口与所述第二传送带远离所述电加热器的一端连接；

所述热沙储罐的壳侧出口设置于所述冷沙存储箱入口的上方；

所述冷沙存储箱的出口与所述第一传送带远离所述电加热器的一端连接；

所述热沙储罐的管侧出口与所述发电装置的入口连接；

所述空冷装置的出口与所述热沙储罐的管侧入口连接。

根据本申请的一个实施例，所述热沙储罐包括壳体、盘管换热器，其中，

所述盘管换热器安装在所述壳体的内部；

所述盘管换热器的输出端贯穿于所述壳体预留的通孔，伸出到所述壳体的外部，通过管路与所述发电装置的入口连接；

所述盘管换热器的输入端贯穿于所述壳体预留的通孔，伸出到所述壳体的外部，通过管路与所述空冷装置的出口连接。

根据本申请的一个实施例，所述热沙储罐还包括分隔层，其中，

所述分隔层与所述壳体可开合连接；

所述分隔层设置于所述盘管换热器的上方。

根据本申请的一个实施例，所述系统还包括阀门，其中，

所述阀门的一端与所述盘管换热器的输出端连接，所述阀门的另一端与所述发电装置的入口连接。

根据本申请的一个实施例，所述热沙储罐还包括导流单元，其中，

所述导流单元呈漏斗状，所述导流单元顶部与所述壳体的底部固定连接，所述导流单元底部设置于所述冷沙存储箱入口的上方。

根据本申请的一个实施例，还包括工质升压泵，其中，

所述工质升压泵的一端与所述空冷装置的出口连接，所述工质升压泵的另一端与所述盘管换热器的输入端连接。

本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

通过热沙储存风能和太阳能产生的多余能量，吸热后的高温细沙存储在热沙储罐中。释能时，热沙将热能传递给发电循环介质，发电装置将热能转换为电能输出。采用细沙进行储热，储热性能和导热性能优越，能够有效降低成本。另外，将多余的风能和太阳能转化为热能，利用细沙进行储存，能够有效降低弃风率和弃光率，提升了风能和太阳能的利用率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请实施例中提出的一种基于热沙储热的风光储能系统的结构示意图。

附图标记

1、风光发电设备；2、电加热器；3、热沙储罐；4、分隔层；5、盘管换热器；6、导流装置；7、冷沙存储箱；8、第一传送带；9、膨胀机；10、发电机；11、冷凝器；12、空冷塔；13、循环水泵；14、工质升压泵；15、阀门；16、第二传送带。

具体实施方式

为了使本领域普通人员更好地理解本申请的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和系统的例子。

需要说明的是，相关技术中，装机和发电量占主体的煤电机组需要具备高效灵活特征以实现高比例消纳快速增加的强间歇性新能源，从而适应电网深度调峰和快速调频的要求。然而，受资源禀赋和工业发展等综合影响，西北地区风光资源丰富，但电力需求不能消纳风光电力；东部地区工业用电需求旺盛，但电力供应多为煤机电力。超高压电力输送可以实现西电东送，但成本较高。

基于上述问题，本申请提出了一种基于热沙储热的风光储能系统，可以实现通过热沙储存风能和太阳能产生的多余能量，吸热后的高温细沙存储在热沙储罐中。释能时，热沙将热能传递给发电循环介质，发电装置将热能转换为电能输出。采用细沙进行储热，储热性能和导热性能优越，能够有效降低成本。另外，将多余的风能和太阳能转化为热能，利用细沙进行储存，能够有效降低弃风率和弃光率，提升了风能和太阳能的利用率。

图1为本申请实施例中提出的一种基于热沙储热的风光储能系统的结构示意图。

如图1所示，该基于热沙储热的风光储能系统包括储热装置、发电装置、空冷装置，储热装置包括电加热器2、换热单元、第一传送带8、第二传送带16，其中，电加热器2 与风光发电设备1设备连接；电加热器2的出口与换热单元的入口之间连接第一传送带8；换热单元中放置有细沙；换热单元的出口与电加热器2的入口之间连接第二传送带16；换热单元的管侧出口通过管路依次连接发电装置、空冷装置和换热单元的管侧入口，在管路中传输蒸汽；电加热器2用于将风光发电设备1设备产生的电能转换成热能，以对细沙进行加热；换热单元用于将加热后的细沙与蒸汽进行换热。

风光发电设备1设备可以是风能发电设备和光能发电设备，风能发电设备可以是风力发电机10，光能发电设备可以是太阳能光伏发电设备。

作为一种可能的示例，风光发电设备1设备将产生的电能输送给发电加热器2，换热单元通过第一传送带8将细沙输送至电加热器2中进行加热，加热后的细沙通过第二传送带16输送会换热单元中，与换热单元中的蒸汽进行换热，换热后的细沙再通过第一传送带8进行输送，形成循环作业。换热后的蒸汽依次进入发电装置和空冷装置，最终回到换热单元的管侧入口，形成循环。

换热单元包括热沙储罐3、冷沙存储箱7，其中，热沙储罐3的壳侧入口与第二传送带16远离电加热器2的一端连接；热沙储罐3的壳侧出口设置于冷沙存储箱7入口的上方；冷沙存储箱7的出口与第一传送带8远离电加热器2的一端连接；热沙储罐3的管侧出口与发电装置的入口连接；空冷装置的出口与热沙储罐3的管侧入口连接。

热沙储罐3包括壳体、盘管换热器5，其中，盘管换热器5安装在壳体的内部；盘管换热器5的输出端贯穿于壳体预留的通孔，伸出到壳体的外部，通过管路与发电装置的入口连接；盘管换热器5的输入端贯穿于壳体预留的通孔，伸出到壳体的外部，通过管路与空冷装置的出口连接。

热沙储罐3还包括分隔层4，其中，分隔层4与壳体可开合连接；分隔层4设置于盘管换热器5的上方。

可以理解的是，可选的，上述分隔层4可以包括多个分隔板，分隔板通过合页与壳体内侧铰接，可以通过液压缸驱动分隔板打开和闭合。可选的，分隔层4可以包括两个分隔板，其中一个分隔板分别安装支架转动连接，另一个分隔板与支架固定连接，安装支架安装在壳体内部，两个分隔板上均留有用于使细沙落下的开口，上述其中个分隔板通过驱动电机驱动其进行旋转，当上述其中个分隔板的开口旋转至于另一个分隔板的开口存在重合部分时，细沙从分隔板上方落下。

还包括阀门15，其中，阀门15的一端与盘管换热器5的输出端连接，阀门15的另一端与发电装置的入口连接。阀门15用于控制循环管路的通断，细沙与蒸汽换热时阀门 15打开，热沙储罐3储热时阀门15关闭。

热沙储罐3还包括导流单元，其中，导流单元呈漏斗状，导流单元顶部与壳体的底部固定连接，导流单元底部设置于冷沙存储箱7入口的上方。

还包括工质升压泵14，其中，工质升压泵14的一端与空冷装置的出口连接，工质升压泵14的另一端与盘管换热器5的输入端连接。

作为一种可能的示例，冷沙存储箱7中预先放置细沙，第一传送带8将细沙运送至电加热器2中，电加热器2对细沙进行加热，加热后的热砂通过第二传送带16运送至热沙储罐3中。需要储存热能时，分隔层4闭合，细沙落在分隔层4上方进行存储。需要释放热能时，分隔层4打开，细沙流经盘管换热器5，与盘管换热器5中的蒸汽进行换热后，通过导流单元银楼，落入冷沙存储箱7中，形成循环。

发电装置包括膨胀机9、发电机10，其中，换热单元的管侧出口与膨胀机9连接；膨胀机9的出口与空冷装置的入口连接；膨胀机9通过传动轴与发电机10连接。

空冷装置包括冷凝器11、空冷塔12，其中，膨胀机9的输出端与冷凝器11的输入端连接；冷凝器11的输出端与是换热单元的管侧入口连接；冷凝器11通过循环管路与空冷塔12连接。

空冷装置还包括循环水泵13，其中，循环水泵13的一端连接冷凝器11的入口，循环水泵13的另一端连接冷凝器11的出口。

作为一种可能的示例，蒸汽经由盘管换热器5的输出端进入到膨胀机9中做功，从而带动发电机10发电，做功后的蒸汽依次进入到冷凝器11和空冷塔12，最终通过工质升压泵14输入至盘管换热器5中。

根据本申请实施例的基于热沙储热的风光储能系统，通过热沙储存风能和太阳能产生的多余能量，吸热后的高温细沙存储在热沙储罐中。释能时，热沙将热能传递给发电循环介质，发电装置将热能转换为电能输出。采用细沙进行储热，储热性能和导热性能优越，能够有效降低成本。另外，将多余的风能和太阳能转化为热能，利用细沙进行储存，能够有效降低弃风率和弃光率，提升了风能和太阳能的利用率。

在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。

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。在本申请的描述中，“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。

在本申请中，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申请中的具体含义。

在本申请中，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。

在本申请中，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申请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。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于热沙储热的风光储能系统，其特征在于，所述系统包括储热装置、发电装置、空冷装置，所述储热装置包括电加热器、换热单元、第一传送带、第二传送带，其中，

所述电加热器与风光发电设备连接；

所述电加热器的出口与所述换热单元的入口之间连接所述第一传送带；所述换热单元中放置有细沙；

所述换热单元的出口与所述电加热器的入口之间连接所述第二传送带；

所述换热单元的管侧出口通过管路依次连接所述发电装置、所述空冷装置和所述换热单元的管侧入口，在管路中传输蒸汽；

所述电加热器用于将风光发电设备产生的电能转换成热能，以对所述细沙进行加热；

所述换热单元用于将加热后的细沙与所述蒸汽进行换热。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发电装置包括膨胀机、发电机，其中，

所述换热单元的管侧出口与所述膨胀机连接；

所述膨胀机的出口与所述空冷装置的入口连接；

所述膨胀机通过传动轴与所述发电机连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述空冷装置包括冷凝器、空冷塔，其中，

所述膨胀机的输出端与所述冷凝器的输入端连接；

所述冷凝器的输出端与是换热单元的管侧入口连接；

所述冷凝器通过循环管路与所述空冷塔连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述空冷装置还包括循环水泵，其中，

所述循环水泵的一端连接所述冷凝器的入口，所述循环水泵的另一端连接所述冷凝器的出口。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热单元包括热沙储罐、冷沙存储箱，其中，

所述热沙储罐的壳侧入口与所述第二传送带远离所述电加热器的一端连接；

所述热沙储罐的壳侧出口设置于所述冷沙存储箱入口的上方；

所述冷沙存储箱的出口与所述第一传送带远离所述电加热器的一端连接；

所述热沙储罐的管侧出口与所述发电装置的入口连接；

所述空冷装置的出口与所述热沙储罐的管侧入口连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述热沙储罐包括壳体、盘管换热器，其中，

所述盘管换热器安装在所述壳体的内部；

所述盘管换热器的输出端贯穿于所述壳体预留的通孔，伸出到所述壳体的外部，通过管路与所述发电装置的入口连接；

所述盘管换热器的输入端贯穿于所述壳体预留的通孔，伸出到所述壳体的外部，通过管路与所述空冷装置的出口连接。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述热沙储罐还包括分隔层，其中，

所述分隔层与所述壳体可开合连接；

所述分隔层设置于所述盘管换热器的上方。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括阀门，其中，

所述阀门的一端与所述盘管换热器的输出端连接，所述阀门的另一端与所述发电装置的入口连接。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述热沙储罐还包括导流单元，其中，

所述导流单元呈漏斗状，所述导流单元顶部与所述壳体的底部固定连接，所述导流单元底部设置于所述冷沙存储箱入口的上方。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括工质升压泵，其中，

所述工质升压泵的一端与所述空冷装置的出口连接，所述工质升压泵的另一端与所述盘管换热器的输入端连接。

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