CN218511226U - 热泵储电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热泵储电系统，热泵储电系统包括电动发电机、第一压缩机、第一透平、蓄热器、蓄冷器、第二压缩机、第二透平、储气罐、第三压缩机和阀门，阀门包括第一子阀、第二子阀和第三子阀，第一透平和第二压缩机与电动发电机同轴连接，第一压缩机、第一透平、第二压缩机和第二透平分别与蓄热器和蓄冷器连通，且第三压缩口和第三透平口与第一蓄冷口之间设有第一子阀，第三储气口与第五压缩口连通，第六压缩口与第二蓄热口连通，第一储气口和第二储气口分别与第二蓄热口和第一蓄冷口连通，且第一储气口处设有第二子阀，第二储气口处设有第三子阀。本实用新型的热泵储电系统的功率可灵活调节、系统能量转换效率高，且成本较低。

Description

热泵储电系统

技术领域

本实用新型涉及热泵储电的技术领域，更具体地，涉及一种热泵储电系统。

背景技术

在相关技术中，热泵储电系统为热泵式交替储能供电，其包括储能供热模式和供电供热模式，其特征在于通过两套蓄热系统分别在储能供热和供电供热模式下交替储能与释能达到储能与供电的作用。

在采用储能供热模式时,常温工作介质通过第一蓄热系统等压吸热后,经过压缩机绝热压缩,再通过第二蓄热系统等压放热,后进入透平绝热膨胀对外做功,最后作为暖气源供应释放到外界。其装置则沿工作气体的走向依次串联有进气装置、第一换热器、第一蓄热系统、压缩机、第二换热器、第二蓄热系统、透平和出气装置。

在采用供热供电模式时，常温工作介质经过压缩机绝热压缩后,通过第二蓄热系统进行等压吸热,然后进入透平绝热膨胀对外做功,然后通过第一蓄热系统进行等压放热,最后作为暖气源供应释放到外界，在此过程中净输出的功用于供电。

现有的技术方案通过常温工作介质在储能(储电)时的循环模式是：压缩-放热(通过第二蓄热体)-膨胀做功-供暖-吸热(通过第一蓄热体)。其供电时的循环模式是：压缩-吸热(通过第二蓄热体)-膨胀做功-放热(通过第一蓄热体)-供暖。

在储能循环模式下，如果采用单罐储能则不能完全储满热量和冷量，如果采用双罐储能，可储满热量和冷量，但是储能密度减小、占地面积增加；蓄热体中会出现高温介质和低温介质的掺混，造成能量损失。

在供电循环模式下，为了维持作为高温热源的第二蓄热体和作为低温热源的第一蓄热体的温差和能量转换效率，需提高第二蓄热体的温度。系统为开式循环，当循环工质为氦气、氩气等气体时不适用，且现有技术方案没有考虑发电循环的直接余热利用和系统运行稳定问题，未考虑由于循环不可逆损失导致的储冷量和储热量的不匹配，未考虑功率调节。

实用新型内容

本实用新型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，本实用新型的实施例提出一种热泵储电系统，该热泵储电系统通过基于正逆布雷顿循环的热泵储电系统进行储电和发电，压缩机、透平和电动发电机同轴连接，通过电能和同一套储热/冷装置的热能/冷能的能量转换形式进行储能和发电，减少设备数量和提高系统效率，并通过储气罐、压缩机、节流阀、电动发电机、压缩机和透平配合实现系统功率快速调节，采用同一套蓄热器储热、蓄冷器储冷，为热泵储电系统提供热源和冷源。通过以上装置从而提高本系统功率调节的灵活性、系统能量转换效率，提供一种清洁低碳安全高效的储能系统。

根据本实用新型实施例的热泵储电系统包括：电动发电机；第一压缩机，所述第一压缩机具有第一压缩口和第二压缩口；第一透平，所述第一透平具有第一透平口和第二透平口；蓄热器，所述蓄热器具有第一蓄热口和第二蓄热口；蓄冷器，所述蓄冷器具有第一蓄冷口和第二蓄冷口；第二压缩机，所述第二压缩机具有第三压缩口和第四压缩口；第二透平，所述第二透平具有第三透平口和第四透平口；储气罐，所述储气罐具有第一储气口、第二储气口和第三储气口；第三压缩机，所述第三压缩机具有第五压缩口和第六压缩口；阀门，所述阀门包括第一子阀、第二子阀和第三子阀；所述第一透平和所述第二压缩机与所述电动发电机同轴连接，所述第一压缩口和所述第一透平口均与所述第二蓄热口连通，所述第二压缩口和所述第二透平口均与所述第二蓄冷口连通，所述第四压缩口和所述第四透平口均与所述第一蓄热口连通，所述第三压缩口和所述第三透平口均与所述第一蓄冷口连通，且所述第三压缩口和所述第三透平口与所述第一蓄冷口之间设有第一子阀，所述第三储气口与所述第五压缩口连通，所述第六压缩口与第二蓄热口连通，所述第一储气口和所述第二储气口分别与所述第二蓄热口和所述第一蓄冷口连通，且所述第一储气口处设有所述第二子阀，所述第二储气口处设有所述第三子阀。

根据本实用新型实施例的热泵储电系统通过基于正逆布雷顿循环的热泵储电系统进行储电和发电，压缩机、透平和电动发电机同轴连接，通过电能和同一套储热/冷装置的热能/冷能的能量转换形式进行储能和发电，减少设备数量和提高系统效率，并通过储气罐、压缩机、节流阀、电动发电机、压缩机和透平配合实现系统功率快速调节，采用同一套蓄热器储热、蓄冷器储冷，为热泵储电系统提供热源和冷源。通过以上装置从而提高本系统功率调节的灵活性、系统能量转换效率，提供一种清洁低碳安全高效的储能系统。

在一些实施例中，所述阀门还包括电动节流阀，所述电动节流阀设在所述第二蓄热口与所述第一蓄冷口之间，且所述电动节流阀也设在所述第一储气口和所述第二储气口之间。

在一些实施例中，所述电动节流阀设在所述第二子阀与所述第三子阀之间。

在一些实施例中，所述的热泵储电系统还包括：余热换热器，所述余热换热器具有第一余热口、第二余热口、第三余热口和第四余热口；余热蓄热罐，所述余热蓄热罐具有第一罐口和第二罐口；所述第一余热口与所述第一罐口连通，所述第二余热口与所述第二罐口连通，所述第三余热口分别与所述第三压缩口和所述第三透平口连通，所述第四余热口与所述第一蓄冷口连通。

在一些实施例中，所述的热泵储电系统还包括第一泵，所述第一泵设在所述第一余热口与所述第一罐口之间。

在一些实施例中，所述阀门还包括第四子阀，所述第四子阀设在所述第三余热口处。

在一些实施例中，所述的热泵储电系统还包括用热器，所述用热器具有第一用热口和第二用热口，所述余热蓄热罐具有第三罐口和第四罐口，所述第一用热口与所述第三罐口连通，所述第二用热口与所述第四罐口连通。

在一些实施例中，所述的热泵储电系统还包括第二泵，所述第二泵设在所述第一用热口与所述第三罐口之间。

在一些实施例中，所述第一透平、所述第二透平、所述第一压缩机和所述第二压缩机与所述电动发电机同轴连接。

在一些实施例中，所述的热泵储电系统还包括耐火层，所述耐火层分别设在所述蓄热器和所述蓄冷器内。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的热泵储电系统的示意图。

附图标记：

热泵储电系统100，电动发电机1，余热换热器11，第一余热口111，第二余热口112，第三余热口113，第四余热口114，余热蓄热罐12，第一罐口121，第二罐口122，第三罐口123，第四罐口124，第一泵13，用热器14，第一用热口141，第二用热口142，第二泵15，第一压缩机2，第一压缩口21，第二压缩口22，第一透平3，第一透平口31，第二透平口32，蓄热器4，第一蓄热口41，第二蓄热口42，蓄冷器5，第一蓄冷口51，第二蓄冷口52，第二压缩机6，第三压缩口61，第四压缩口62，第二透平7，第三透平口71，第四透平口72，储气罐8，第一储气口81，第二储气口82，第三储气口83，第三压缩机9，第五压缩口91，第六压缩口92，阀门10，第一子阀101，第二子阀102，第三子阀103，第四子阀104，电动节流阀105。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，根据本实用新型实施例的热泵储电系统100包括电动发电机1、第一压缩机2、第一透平3、蓄热器4、蓄冷器5、第二压缩机6、第二透平7、储气罐8、第三压缩机9和阀门10。

第一压缩机2具有第一压缩口21和第二压缩口22，第一透平3具有第一透平口31和第二透平口32，蓄热器4具有第一蓄热口41和第二蓄热口42，蓄冷器5具有第一蓄冷口51和第二蓄冷口52，第二压缩机6具有第三压缩口61和第四压缩口62，第二透平7具有第三透平口71和第四透平口72，储气罐8具有第一储气口81、第二储气口82和第三储气口83，第三压缩机9具有第五压缩口91和第六压缩口92，阀门10包括第一子阀101、第二子阀102和第三子阀103。

第一透平3和第二压缩机6与电动发电机1同轴连接，可以理解的是，第二压缩机6和第一透平3同轴设计，且第二压缩机6和第一透平3共用电动发电机1，相较于压缩机和透平分轴设计，电动机和发电机相互独立的方式，本发明实施例的热泵储电系统100减少了系统设备数量，降低了能量转换环节的损耗，提高了热泵储电系统100的效率。

第一压缩口21和第一透平口31均与第二蓄热口42连通，第二压缩口22和第二透平口32均与第二蓄冷口52连通。

具体地，如图1所示，第二蓄热口42和一个主导管连通，第一压缩口21和第一透平口31均通过一个支管与该第二蓄热口42连通。同样地，第二压缩口22和第二透平口32均与第二蓄冷口52连通。

第四压缩口62和第四透平口72均与第一蓄热口41连通，第三压缩口61和第三透平口71均与第一蓄冷口51连通，且第三压缩口61和第三透平口71与第一蓄冷口51之间设有第一子阀101。

具体地，如图1所示，第一蓄热口41和一个主导管连通，第四压缩口62和第四透平口72均通过一个支管与该第一蓄热口41连通。同样地，第三压缩口61和第三透平口71均与第二蓄冷口52连通。

进一步地，第三压缩口61和第三透平口71与第一蓄冷口51之间设有第一子阀101，第一子阀101可开启和关闭，第一子阀101用于调节和阻断第一蓄冷口51的流量。

第三储气口83与第五压缩口91连通，第六压缩口92与第二蓄热口42连通，第一储气口81和第二储气口82分别与第二蓄热口42和第一蓄冷口51连通，且第一储气口81处设有第二子阀102，第二储气口82处设有第三子阀103。

根据本实用新型实施例的热泵储电系统通过基于正逆布雷顿循环的热泵储电系统进行储电和发电，压缩机、透平和电动发电机同轴连接，通过电能和同一套储热/冷装置的热能/冷能的能量转换形式进行储能和发电，减少设备数量和提高系统效率，并通过储气罐、压缩机、节流阀、电动发电机、压缩机和透平配合实现系统功率快速调节，采用同一套蓄热器储热、蓄冷器储冷，为热泵储电系统提供热源和冷源。通过以上装置从而提高本系统功率调节的灵活性、系统能量转换效率，提供一种清洁低碳安全高效的储能系统。

在一些实施例中，如图1所示，阀门10还包括电动节流阀105，电动节流阀105设在第二蓄热口42与第一蓄冷口51之间，且电动节流阀105也设在第一储气口81和第二储气口82之间。

可以理解的是，在储能阶段，热泵储电系统100需要高频率、低幅值地降低储能功率时，开启电动节流阀105，联通蓄热器4出口和.蓄冷器5出口，从蓄热器4出来的部分气体工质经过电动节流阀105形成的旁路后，压力和温度降低，快速降低主循环回路气体压力和功率，主回路的压缩机和透平及电动发电机1的输入功率快速降低。

在发电阶段，热泵储电系统100需要高频率、低幅值地降低发电功率时，开启电动节流阀105，联通第一压缩机2出口和第二透平7出口，从第一压缩机2出来的部分气体工质经过电动节流阀105形成的旁路后，压力和温度降低，快速降低主循环回路气体压力和功率，主回路的压缩机和透平及电动发电机1的发电功率快速降低。

在一些实施例中，如图1所示，电动节流阀105设在第二子阀102与第三子阀103之间。由此，气体工质经过电动节流阀105形成的旁路后，可通过调节第二子阀102与第三子阀103进而控制电动节流阀105与储气罐8之间的连通状态，控制气体工质的流向。

在一些实施例中，如图1所示，热泵储电系统100还包括余热换热器11和余热蓄热罐12。

余热换热器11具有第一余热口111、第二余热口112、第三余热口113和第四余热口114，余热蓄热罐12具有第一罐口121和第二罐口122。

第一余热口111与第一罐口121连通，第二余热口112与第二罐口122连通，第三余热口113分别与第三压缩口61和第三透平口71连通，第四余热口114与第一蓄冷口51连通。

可以理解的是，在热泵储电系统100的发电阶段，余热利用系统运行。余热利用系统主要包括余热换热器11、余热蓄热罐12和用热器14。余热换热器11利用热泵储电系统发电阶段的不可逆损失产生的余热作为热源，通过余热换热器11进行换热，热泵储电系统的气体工质加热来自余热蓄热罐12的储热介质，从而将热泵储电系统的余热储存在余热蓄热罐12内；释热阶段，余热蓄热罐12利用热泵储电系统循环过程的余热，为用热器14供热，提高本系统能量转换效率；同时，余热利用系统维持热泵储电系统运行参数稳定。由于热泵储电系统循环的不可逆损失导致出现余热和温度偏离设计工况，余热利用系统确保了蓄热器4、蓄冷器5和热泵储电系统的温度及压力稳定，维持了热泵储电系统循环运行的稳定。

储热阶段，热泵储电系统的发电阶段，热泵储电系统的气体工质流经余热换热器11；在储热前，余热蓄热罐12内部充满常温的储热介质。第一泵13驱动低温储热介质从余热蓄热罐12流出，流经余热换热器11，常温储热介质被加热成为高温储热介质，流回到余热蓄热罐12进行储存。当余热蓄热罐12储满高温储热介质后即完成余热利用系统的储热。

在一些实施例中，如图1所示，热泵储电系统100还包括第一泵13，第一泵13设在第一余热口111与第一罐口121之间。

可以理解的是，第一泵13驱动低温储热介质从余热蓄热罐12流出，流经余热换热器11，常温储热介质被加热成为高温储热介质，流回到余热蓄热罐12进行储存。当余热蓄热罐12储满高温储热介质后即完成余热利用系统的储热。

在一些实施例中，如图1所示，阀门10还包括第四子阀104，第四子阀104设在第三余热口113处。

可以理解的是，在发电阶段，开启第四子阀104，关闭第一子阀101，运行余热换热器11和余热蓄热罐12，利用热泵储电系统100发电阶段的余热作为热源，通过余热换热器11进行换热，将热泵储电系统100余热储存在余热蓄热罐12内，用于维持热泵储电系统100运行参数稳定、为用户提供热源。

在一些实施例中，如图1所示，热泵储电系统100还包括用热器14，用热器14具有第一用热口141和第二用热口142，余热蓄热罐12具有第三罐口123和第四罐口124，第一用热口141与第三罐口123连通，第二用热口142与第四罐口124连通。

在一些实施例中，如图1所示，热泵储电系统100还包括第二泵15，第二泵15设在第一用热口141与第三罐口123之间。

在一些实施例中，如图1所示，第一透平3、第二透平7、第一压缩机2和第二压缩机6与电动发电机1同轴连接。

在一些实施例中，热泵储电系统100还包括耐火层(未示出)，耐火层分别设在蓄热器4和蓄冷器5内。

根据本实用新型实施的热泵储电系统100的一个具体实施过程如下：

首先，热泵储电系统100设计为通过逆向布雷顿循环储能、正向布雷顿循环发电，采用气态工质作为储能和发电循环的工质。

第二压缩机6和第一透平3同轴与电动发电机1连接，通过电能和热能/冷能的形式转换进行储能和发电。

在储能阶段，第二压缩机6耗功大于第一透平3做功，第二压缩机6耗功与第一透平3做功的净差值为电动发电机1净输入热泵储电系统100的功(电动)。

在发电阶段，第二透平7做功大于第一压缩机2耗功，第二透平7做功与第一压缩机2耗功的净差值为电动发电机1净输出的功(发电)。

进一步地，热泵储电系统100的储能阶段如下：

在储能阶段，热泵储电系统100进行储能循环，气态工质进行逆向布雷顿循环，利用电能驱动气态工质完成循环，将电能转化成热能和冷能的形式存储。

具体地，气态工质的逆向布雷顿循环包括压缩-放热-膨胀做功-吸热的主回路循环过程，循环过程中压缩机做功大于透平做功，外界向系统输入电能后以热能和冷能的形式存储。气态工质从蓄冷器5吸热、向蓄热器4放热，经压缩后的高温气态工质通过蓄热器4加热耐火材料至高温，气态工质成为中温气态工质，中温气态工质通过透平膨胀后降温成为低温气态工质，低温气态工质通过蓄冷器5冷却耐火材料后，流入压缩机完成一个储能循环。

热泵储电系统100在储能阶段流程为，开启第二压缩机6-蓄热器4-第一透平3-蓄冷器5-第二压缩机6回路，通过电力驱动电动发电机1，带动第一压缩机2，第一压缩机2做功将电能转化成气态工质的能量，经压缩后的高温气态工质通过蓄热器4时加热蓄热器4内的耐火材料，蓄热器4内的耐火材料进行储热温度升高、气态工质成为中温气态工质，中温气态工质通过第二透平7膨胀后降温成为低温气态工质，低温气态工质流入蓄冷器5，用于冷却蓄冷器5内的耐火材料，蓄冷器5内的耐火材料进行储冷温度降低、低温气态工质温度升高，之后流向第二压缩机6，完成一个储能循环。

在储能阶段，余热利用系统关闭，关闭第四子阀104，开启第一子阀101。

进一步地，热泵储电系统100的发电阶段如下：

在发电阶段，热泵储电系统100进行发电循环，气态工质进行正向布雷顿循环，为热/冷-电转换的动力循环，将储能阶段储存的热能和冷能转换为电能，气态工质进行压缩-吸热-膨胀做功-放热的主回路循环过程，气态工质从高温蓄热器4内的耐火材料吸热、向蓄冷器5内的耐火材料放热。

此时第二透平7做功大于第一压缩机2做功，驱动电动发电机1发电，热泵储电系统100向外界净输出的功用于供电。

低温气态工质通过第一压缩机2压缩后进入流经蓄热器4内的耐火材料被加热，成为高温气态工质，流入第二透平7膨胀做功。经第二透平7做功后的中温气态工质流经余热换热器11和蓄冷器5内的耐火材料换热器被冷却，完成一个发电循环。

由于热泵储电系统100循环的不可逆损失导致出现余热和温度偏离设计工况，联合运行余热利用系统、确保了蓄热器4、蓄冷器5和循环回路的温度稳定，维持了热泵储电系统100循环运行的稳定性。

发电阶段流程为，开启第一压缩机2-蓄热器4-第二透平7-余热换热器11-蓄冷器5-第一压缩机2回路，低温气态工质被第一压缩机2压缩后，流经蓄热器4内的耐火材料后被加热，成为高温气态工质，流入第二透平7膨胀做功。经第二透平7做功后的中温气态工质进入余热换热器11放热，加热来自余热蓄热罐12内的储热介质，气态工质温度降低、储热介质温度升高。之后气态工质流经蓄冷器5内的耐火材料被冷却，被冷却成为低温气态工质后，进入第一压缩机2入口，完成一轮发电循环。在发电阶段，通过设置余热换热器11和余热利用系统，回收了第二透平7做功后的中温气态工质的余热，提高了系统循环效率，维持了系统循环运行的工作参数稳定。

在发电阶段，余热利用系统开启，开启第四子阀104，关闭第一子阀101，运行余热换热器11和余热蓄热罐12，利用热泵储电系统100发电阶段的余热作为热源，通过余热换热器11进行换热，将热泵储电系统100余热储存在余热蓄热罐12内，用于维持热泵储电系统100运行参数稳定、为热用户提供热源。

根据本实用新型实施的热泵储电系统100具有功率调节系统。

热泵储电系统100通过功率调节系统进行储能和发电功率的调节，功率调节系统主要包括储气罐8、电动节流阀105、第二子阀102、第三子阀103、第二压缩机6和电动发电机1。

储能或发电阶段，热泵储电系统100需要降低储能或发电功率时，开启第三子阀103，主循环回路系统向储气罐8充气，降低循环回路气体压力和功率，主回路的压缩机和透平及电动发电机1功率降低。

储能或发电阶段，热泵储电系统100需要提高储能或发电功率时，开启第二压缩机6，关闭第三子阀103，储气罐8向主循环回路系统充气，提高循环回路气体压力和功率，主回路的压缩机和透平及电动发电机1功率升高；

储能阶段，热泵储电系统需要高频率、低幅值地降低储能功率时，开启电动节流阀105，联通蓄热器4出口和蓄冷器5出口，从蓄热器4出来的部分气体工质经过电动节流阀105形成的旁路后，压力和温度降低，快速降低主循环回路气体压力和功率，主回路的压缩机和透平及电动发电机1的输入功率快速降低。

发电阶段，热泵储电系统需要高频率、低幅值地降低发电功率时，开启电动节流阀105，联通第一压缩机2出口和第二透平7出口，从第一压缩机2出来的部分气体工质经过电动节流阀105形成的旁路后，压力和温度降低，快速降低主循环回路气体压力和功率，主回路的压缩机和透平及电动发电机1的发电功率快速降低。

根据本实用新型实施的热泵储电系统100具有余热利用系统。

在热泵储电系统100的发电阶段，余热利用系统运行。余热利用系统主要包括余热换热器11、余热蓄热罐12和用热器14。余热换热器11利用热泵储电系统100发电阶段的不可逆损失产生的余热作为热源，通过余热换热器11进行换热，热泵储电系统100的气体工质加热来自余热蓄热罐12的储热介质，从而将热泵储电系统100的余热储存在余热蓄热罐12内。

释热阶段，余热蓄热罐12利用热泵储电系统100循环过程的余热，为用热器14供热，提高本系统能量转换效率。同时，余热利用系统维持热泵储电系统100运行参数稳定。由于热泵储电系统100循环的不可逆损失导致出现余热和温度偏离设计工况，余热利用系统确保了蓄热器4、蓄冷器5和热泵储电系统100的温度及压力稳定，维持了热泵储电系统100循环运行的稳定。

储热阶段，热泵储电系统100的发电阶段，热泵储电系统100的气体工质流经余热换热器11，在储热前，余热蓄热罐12内部充满常温的储热介质。第一泵13驱动低温储热介质从余热蓄热罐12流出，流经余热换热器11，常温储热介质被加热成为高温储热介质，流回到余热蓄热罐12进行储存。当余热蓄热罐12储满高温储热介质后即完成余热利用系统的储热。

释热阶段，余热蓄热罐12内部高温储热介质收第二泵15.驱动流入用热器14进行放热，用热器14利用高温储热介质热量进行供热，储热介质流回余热蓄热罐12。

根据本实用新型实施的热泵储电系统100的有益效果如下：

热泵储电系统100通过逆向布雷顿循环储能、正向布雷顿循环发电，采用气态工质作为储能和发电循环的工质，压缩机和透平同轴连接，通过电能和热能/冷能的形式转换进行储能和发电。

第二压缩机6和第一透平3同轴与电动发电机1连接。

在储能阶段，第二压缩机6耗功大于第一透平3做功，第二压缩机6耗功与第一透平3做功的净差值为电动发电机1净输入系统的功(电动)。

在发电阶段，第二透平7做功大于第一压缩机2耗功，第二透平7做功与第一压缩机2耗功的净差值为电动发电机1净输出的功(发电)。

其中，压缩机和透平同轴设计，共用电动发电机1方式，相较于压缩机和透平分轴设计、电动机和发电机相互独立的方式，减少了系统设备数量，降低了能量转换环节的损耗，提高了热泵储电系统100效率。

热泵储电系统100在储能阶段，热泵储电系统100的气态工质进行逆向布雷顿循环，气态工质受压缩机驱动从蓄冷器5内的耐火材料吸热、向蓄热器4内的耐火材料放热。热泵储电系统100在发电阶段，热泵储电系统100的气态工质进行布雷顿循环，气态工质从蓄热器4内的耐火材料吸热、向蓄冷器5内的耐火材料放热，气态工质推动透平做功发电。在储能阶段和发电阶段，采用同一套蓄冷器5和蓄热器4。

热泵储电系统100通过功率调节系统进行储能和发电功率的调节，功率调节系统主要包括储气罐8、电动节流阀105、第二子阀102、第三子阀103、第二压缩机6和电动发电机1。

储能或发电阶段，热泵储电系统100需要降低储能或发电功率时，开启第三子阀103，主循环回路系统向储气罐8充气，降低循环回路气体压力和功率，主回路的压缩机和透平及电动发电机1功率降低；

储能或发电阶段，热泵储电系统100需要提高储能或发电功率时，开启第二压缩机6，关闭第三子阀103，储气罐8向主循环回路系统充气，提高循环回路气体压力和功率，主回路的压缩机和透平及电动发电机1功率升高；

储能阶段，热储电系统需要高频率、低幅值地降低储能功率时，开启电动节流阀105，联通蓄热器4出口和蓄冷器5出口，从蓄热器4出来的部分气体工质经过电动节流阀105形成的旁路后，压力和温度降低，快速降低主循环回路气体压力和功率，主回路的压缩机和透平及电动发电机1的输入功率快速降低；

发电阶段，热储电系统需要高频率、低幅值地降低发电功率时，开启电动节流阀105，联通第一压缩机2出口和第二透平7出口，从第一压缩机2出来的部分气体工质经过电动节流阀105形成的旁路后，压力和温度降低，快速降低主循环回路气体压力和功率，主回路的压缩机和透平及电动发电机1的发电功率快速降低。

在热泵储电系统100的发电阶段，余热利用系统运行，余热利用系统主要包括余热换热器11、余热蓄热罐12和用热器14。余热换热器11利用热泵储电系统100发电阶段的不可逆损失产生的余热作为热源，通过余热换热器11进行换热，热泵储电系统100的气体工质加热来自余热蓄热罐12的储热介质，从而将热泵储电系统100的余热储存在余热蓄热罐12内；释热阶段，余热蓄热罐12利用热泵储电系统100循环过程的余热，为用热器14供热，提高本系统能量转换效率；同时，余热利用系统维持热泵储电系统100运行参数稳定。由于热泵储电系统100循环的不可逆损失导致出现余热和温度偏离设计工况，余热利用系统确保了蓄热器4、蓄冷器5和热泵储电系统100的温度及压力稳定，维持了热泵储电系统100循环运行的稳定。

本实用新型的热泵储电系统、功率调节系统、余热利用系统在储能和发电阶段均为闭式循环，无排放无污染，实现了清洁低碳、高效节能的储能和发电。

本实用新型提供了一种普遍适用于调峰、调频、平抑可再生能源发电功率波动、负荷削峰填谷、改善电能质量等的储能发电方式。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

在本实用新型中，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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型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)

1.一种热泵储电系统，其特征在于，包括：

电动发电机；

第一压缩机，所述第一压缩机具有第一压缩口和第二压缩口；

第一透平，所述第一透平具有第一透平口和第二透平口；

蓄热器，所述蓄热器具有第一蓄热口和第二蓄热口；

蓄冷器，所述蓄冷器具有第一蓄冷口和第二蓄冷口；

第二压缩机，所述第二压缩机具有第三压缩口和第四压缩口；

第二透平，所述第二透平具有第三透平口和第四透平口；

储气罐，所述储气罐具有第一储气口、第二储气口和第三储气口；

第三压缩机，所述第三压缩机具有第五压缩口和第六压缩口；

阀门，所述阀门包括第一子阀、第二子阀和第三子阀；

所述第一透平和所述第二压缩机与所述电动发电机同轴连接，所述第一压缩口和所述第一透平口均与所述第二蓄热口连通，所述第二压缩口和所述第二透平口均与所述第二蓄冷口连通，所述第四压缩口和所述第四透平口均与所述第一蓄热口连通，所述第三压缩口和所述第三透平口均与所述第一蓄冷口连通，且所述第三压缩口和所述第三透平口与所述第一蓄冷口之间设有第一子阀，所述第三储气口与所述第五压缩口连通，所述第六压缩口与第二蓄热口连通，所述第一储气口和所述第二储气口分别与所述第二蓄热口和所述第一蓄冷口连通，且所述第一储气口处设有所述第二子阀，所述第二储气口处设有所述第三子阀。

2.根据权利要求1所述的热泵储电系统，其特征在于，所述阀门还包括电动节流阀，所述电动节流阀设在所述第二蓄热口与所述第一蓄冷口之间，且所述电动节流阀也设在所述第一储气口和所述第二储气口之间。

3.根据权利要求2所述的热泵储电系统，其特征在于，所述电动节流阀设在所述第二子阀与所述第三子阀之间。

4.根据权利要求1所述的热泵储电系统，其特征在于，还包括：

余热换热器，所述余热换热器具有第一余热口、第二余热口、第三余热口和第四余热口；

余热蓄热罐，所述余热蓄热罐具有第一罐口和第二罐口；

所述第一余热口与所述第一罐口连通，所述第二余热口与所述第二罐口连通，所述第三余热口分别与所述第三压缩口和所述第三透平口连通，所述第四余热口与所述第一蓄冷口连通。

5.根据权利要求4所述的热泵储电系统，其特征在于，还包括第一泵，所述第一泵设在所述第一余热口与所述第一罐口之间。

6.根据权利要求4所述的热泵储电系统，其特征在于，所述阀门还包括第四子阀，所述第四子阀设在所述第三余热口处。

7.根据权利要求4所述的热泵储电系统，其特征在于，还包括用热器，所述用热器具有第一用热口和第二用热口，所述余热蓄热罐具有第三罐口和第四罐口，所述第一用热口与所述第三罐口连通，所述第二用热口与所述第四罐口连通。

8.根据权利要求7所述的热泵储电系统，其特征在于，还包括第二泵，所述第二泵设在所述第一用热口与所述第三罐口之间。

9.根据权利要求1-8中任一所述的热泵储电系统，其特征在于，所述第一透平、所述第二透平、所述第一压缩机和所述第二压缩机与所述电动发电机同轴连接。

10.根据权利要求1-8中任一所述的热泵储电系统，其特征在于，还包括耐火层，所述耐火层分别设在所述蓄热器和所述蓄冷器内。

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