太陽能熱動力儲能系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種儲能系統(tǒng)，具體的說是太陽能熱動力儲能系統(tǒng)，屬于能量儲存技術(shù)領(lǐng)域。其包括太陽能集熱系統(tǒng)、壓縮儲能系統(tǒng)和熱動力膨脹系統(tǒng)，通過光伏發(fā)電裝置發(fā)電驅(qū)動高壓壓縮機工作，外部電能通過電站電網(wǎng)驅(qū)動高壓壓縮機和低壓壓縮機工作，通過膨脹機膨脹發(fā)電釋放能量。本實用新型能夠?qū)㈦娬倦娋W(wǎng)低谷電能及白天太陽能光伏發(fā)電多余電量進行儲能，充分利用太陽能光伏發(fā)電和陽光熱動力儲存熱量發(fā)電，提高了能量的利用效率，降低了發(fā)電成本，提高了經(jīng)濟效益。
【專利說明】
太陽能熱動力儲能系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種儲能系統(tǒng)，具體的說是太陽能熱動力儲能系統(tǒng)，屬于能量儲存技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國電力電網(wǎng)中的大型機組不斷增多，電力系統(tǒng)的自身功率調(diào)節(jié)能力受到限制，而社會電力負荷的峰谷比卻不斷增大，電力部門不得不根據(jù)最大負荷要求建設(shè)傳統(tǒng)發(fā)電能力。造成了大量發(fā)電能力的過剩和浪費。因此迫切需要經(jīng)濟、可靠、高效的電力系統(tǒng)以及與之相配套電力儲能系統(tǒng)。
[0003]電力儲能系統(tǒng)目前已經(jīng)演變成為制約可再生能源大規(guī)模利用的最重要瓶頸之一，當(dāng)前世界各國紛紛將發(fā)展可再生能源作為國家能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略，但目前如風(fēng)能、太陽能等主要的可再生能源均是間歇式不穩(wěn)定的波動能源，如何利用儲能技術(shù)將這些間歇式能源利用起來，是提高可再生能源比例必須解決的問題。
[0004]分布式能源系統(tǒng)采用大量小型分布式電力系統(tǒng)代替常規(guī)大型集中式電力系統(tǒng)，具有能源綜合利用、熱效率高、低污染等優(yōu)點。但同時由于線路、運行等原因造成的系統(tǒng)故障率會高于常規(guī)大型集中式電力系統(tǒng)。電力儲能系統(tǒng)也已經(jīng)成為分布式能源系統(tǒng)的關(guān)鍵與核心技術(shù)。因此，采用電力儲能系統(tǒng)作為負荷平衡裝置和備用電源是分布式能源系統(tǒng)必須采用的有效工具。
[0005]已有電力儲能技術(shù)包括抽水電站、壓縮空氣、蓄電池、飛輪、超級電容、超導(dǎo)磁能等。但由于容量、儲能周期、能量密度、充放電效率、壽命、運行費用、環(huán)保等原因，目前已在大型商業(yè)系統(tǒng)中運行的只有抽水電站和壓縮空氣兩種。
[0006]抽水電站儲能系統(tǒng)具有技術(shù)成熟、效率高、容量大、儲能周期不受限制等優(yōu)點。但是抽水電站儲能系統(tǒng)需要特殊的地理條件建造兩個水庫和水壩，建設(shè)周期很長，初期投資巨大，因此建造抽水電站儲能系統(tǒng)受到了越來越大的限制。
[0007]傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)是基于燃氣輪機技術(shù)開發(fā)的一種儲能系統(tǒng)。壓縮空氣儲能系統(tǒng)具有儲能容量較大、儲能周期長、效率高和單位投資相對較小等優(yōu)點。但是，傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)不是一項獨立的技術(shù)，它必須同燃氣輪機電站配套使用，不能適合其他類型，如風(fēng)能和太陽能等電站。特別不適合我國已不提倡燃氣燃油發(fā)電的能源戰(zhàn)略。而且其燃燒仍然產(chǎn)生氮化物、硫化物和二氧化碳等污染物，不符合綠色、可再生的能源發(fā)展要求。由于儲能密度低，壓縮空氣儲能系統(tǒng)也需要特定的地理條件建造大型儲氣室，從而大大限制了壓縮空氣儲能系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種太陽能熱動力儲能系統(tǒng)，能夠?qū)㈦娬镜凸入娔芗鞍滋焯柲芄夥l(fā)電多余電量進行儲能，充分利用太陽能光伏發(fā)電和電站電能，提高了能量的利用效率，降低了發(fā)電成本，提高了經(jīng)濟效益。
[0009]按照本實用新型提供的技術(shù)方案，太陽能熱動力儲能系統(tǒng)包括太陽能集熱系統(tǒng)、壓縮儲能系統(tǒng)和熱動力膨脹系統(tǒng)，其特征是:太陽能集熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器和集熱換熱器，太陽能集熱器通過集熱循環(huán)管連接位于高溫儲熱換熱槽中的集熱換熱器;壓縮儲能系統(tǒng)包括光伏發(fā)電裝置、電站電網(wǎng)、高溫儲熱換熱槽、高溫蒸發(fā)/冷凝換熱器、高壓壓縮機、低壓壓縮機、低溫汽液分離器、儲液器、低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器和低溫儲冷換熱槽，光伏發(fā)電裝置通過驅(qū)動電機連接高壓壓縮機，電站電網(wǎng)通過驅(qū)動電機連接高壓壓縮機和低壓壓縮機，通過光伏發(fā)電裝置發(fā)電能夠驅(qū)動高壓壓縮機工作，電站電網(wǎng)發(fā)電能夠驅(qū)動高壓壓縮機和低壓壓縮機工作;低壓壓縮機一端通過管路連接中溫冷凝/蒸發(fā)換熱器，低壓壓縮機和中溫冷凝/蒸發(fā)換熱器之間的管路上設(shè)有換向閥；中溫冷凝/蒸發(fā)換熱器通過管路連接儲液器，儲液器通過管路連接位于低溫儲冷換熱槽中的低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器;低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器通過管路連接低溫汽液分離器，低溫汽液分離器通過管路連接低壓壓縮機，低溫儲冷換熱槽內(nèi)充滿儲冷介質(zhì)，儲冷介質(zhì)能夠進行蓄冷;換向閥通過管路連接高壓壓縮機，高壓壓縮機通過管路連接位于高溫高溫儲熱換熱槽中的高溫蒸發(fā)/冷凝換熱器，高溫蒸發(fā)/冷凝換熱器通過管路連接高溫汽液分離器，高溫汽液分離器通過管路連接儲液器，高溫高溫儲熱換熱槽內(nèi)充滿儲熱介質(zhì)，儲熱介質(zhì)能夠進行蓄熱;熱動力膨脹系統(tǒng)包括膨脹機和回?zé)崞?，膨脹機一端通過管路連接高溫汽液分離器，膨脹機另一端通過管路連接回?zé)崞?，回?zé)崞饕欢送ㄟ^管路連接低溫儲冷換熱槽中的低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器，回?zé)崞髁硪欢送ㄟ^管路連接低溫汽液分離器；回?zé)崞骱透邷仄悍蛛x器通過管路連接。
[0010]進一步的，集熱循環(huán)管上設(shè)有集熱循環(huán)栗。
[0011 ]進一步的，儲液器和低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器之間的管路上設(shè)有低溫節(jié)流閥。
[0012]進一步的，高溫汽液分離器和儲液器之間的管路上設(shè)有高溫節(jié)流閥。
[0013]進一步的，回?zé)崞骱偷蜏仄悍蛛x器之間的管路上設(shè)有液體栗。
[0014]進一步的，回?zé)崞骱蛢σ浩髦g通過管路連接，回?zé)崞骱蛢σ浩髦g的管路上設(shè)有平衡供液栗。
[0015]進一步的，膨脹機的輸出端上連接發(fā)電機。
[0016]進一步的，蓄熱介質(zhì)能夠采用水、石蠟、奈、生物質(zhì)油、無機類結(jié)晶水合鹽、熔融鹽或有機類脂肪酸。
[0017]本實用新型與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0018]本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、合理，能夠?qū)㈦娬镜凸入娔芗鞍滋焯柲芄夥l(fā)電多余電量進行儲能，充分利用太陽能光伏發(fā)電和電站電能，提高了能量的利用效率，降低了發(fā)電成本，提高了經(jīng)濟效益;本實用新型的能量密度高、儲能效率高、儲能周期不受限制，適用于各種類型特別是可再生能源電站以及已建成電站的擴容改造，具有廣闊的使用前景;對環(huán)境友好、可回收余熱、余冷(白天提供制冷、夜晚提供供暖)為建筑物提供空調(diào)環(huán)境或為農(nóng)業(yè)大棚、漁業(yè)養(yǎng)殖水塘提供恒溫空調(diào)環(huán)境;提高電站土地和資源使用效率。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型主視圖。
[0020]附圖標(biāo)記說明:1_太陽能集熱器、2-高溫儲熱換熱槽、3-集熱換熱器、4-高溫蒸發(fā)/冷凝換熱器、5-集熱循環(huán)管、6-集熱循環(huán)栗、7-高溫汽液分離器、8-膨脹機、9-回?zé)崞鳌?0-高壓壓縮機、11-中溫冷凝/蒸發(fā)換熱器、12-換向閥、13-低壓壓縮機、14-低溫汽液分離器、15-液體栗、16-高溫節(jié)流閥、17-平衡供液栗、18-儲液器、19-低溫節(jié)流閥、20-低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器、21-低溫儲冷換熱槽、22-光伏發(fā)電裝置。
【具體實施方式】
[0021]下面本實用新型將結(jié)合附圖中的實施例作進一步描述:
[0022]如圖1所示，本實用新型主要包括太陽能集熱系統(tǒng)、壓縮儲能系統(tǒng)和熱動力膨脹系統(tǒng)。
[0023]太陽能集熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器I和集熱換熱器3，太陽能集熱器I通過集熱循環(huán)管5連接位于高溫儲熱換熱槽2中的集熱換熱器3，所述集熱循環(huán)管5上設(shè)有集熱循環(huán)栗6。本實用新型通過太陽能集熱系統(tǒng)收集熱量，提高儲能效率。在白天，利用太陽能集熱系統(tǒng)的太陽能集熱器收集太陽熱能，集熱循環(huán)栗通過集熱管線將熱量通過導(dǎo)熱介質(zhì)(如導(dǎo)熱油)將熱量輸送到集熱換熱器，導(dǎo)熱介質(zhì)使得高溫儲熱換熱槽中的儲熱介質(zhì)加熱發(fā)生相變(如奈由固體轉(zhuǎn)化為液體)進行再次蓄熱，從而再次提高了儲熱能量。
[0024]壓縮儲能系統(tǒng)包括光伏發(fā)電裝置22、電站電網(wǎng)、高溫儲熱換熱槽2、高溫蒸發(fā)/冷凝換熱器4、高壓壓縮機10、低壓壓縮機13、低溫汽液分離器14、儲液器18、低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器20和低溫儲冷換熱槽21，光伏發(fā)電裝置22通過驅(qū)動電機連接高壓壓縮機10，電站電網(wǎng)通過驅(qū)動電機連接高壓壓縮機10和低壓壓縮機13，通過光伏發(fā)電裝置22發(fā)電能夠驅(qū)動高壓壓縮機10工作，電站電網(wǎng)發(fā)電能夠驅(qū)動高壓壓縮機10和低壓壓縮機13工作。
[0025]低壓壓縮機13—端通過管路連接中溫冷凝/蒸發(fā)換熱器11，低壓壓縮機13和中溫冷凝/蒸發(fā)換熱器11之間的管路上設(shè)有換向閥12。中溫冷凝/蒸發(fā)換熱器11通過管路連接儲液器18，儲液器18通過管路連接位于低溫儲冷換熱槽21中的低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器20，儲液器18和低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器20之間的管路上設(shè)有低溫節(jié)流閥19。低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器20通過管路連接低溫汽液分離器14，低溫汽液分離器14通過管路連接低壓壓縮機13。低溫儲冷換熱槽21內(nèi)充滿儲冷介質(zhì)，儲冷介質(zhì)能夠進行蓄冷。
[0026]換向閥12通過管路連接高壓壓縮機10，高壓壓縮機10通過管路連接位于高溫高溫儲熱換熱槽2中的高溫蒸發(fā)/冷凝換熱器4，高溫蒸發(fā)/冷凝換熱器4通過管路連接高溫汽液分離器7，高溫汽液分離器7通過管路連接儲液器18，所述高溫汽液分離器7和儲液器18之間的管路上設(shè)有高溫節(jié)流閥16。高溫儲熱換熱槽2內(nèi)充滿儲熱介質(zhì)，儲熱介質(zhì)能夠進行蓄熱。蓄熱介質(zhì)能夠采用水、石蠟、奈、生物質(zhì)油、無機類結(jié)晶水合鹽、熔融鹽或有機類脂肪酸。
[0027]壓縮儲能系統(tǒng)在夜間工作時，利用電站電網(wǎng)多余的電能驅(qū)動驅(qū)動電機工作，驅(qū)動電機又帶動低壓壓縮機工作，并將一定量的制冷劑壓縮到中溫冷凝/蒸發(fā)換熱器中，利用夜間較低的溫度進行冷凝，冷凝后的液體被回收并存儲在儲液器中，多余的液體通過低溫節(jié)流閥節(jié)流到低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器中，將低溫儲冷換熱槽中的儲冷介質(zhì)冷卻發(fā)生相變(如液態(tài)水為介質(zhì)轉(zhuǎn)化為冰)進行蓄冷。
[0028]壓縮儲能系統(tǒng)在白天工作時，利用光伏發(fā)電裝置高峰時的多余電能或是電站電網(wǎng)的多余電能驅(qū)動高壓壓縮機工作，并通過換向閥使儲液器中的制冷劑在中溫冷凝/蒸發(fā)換熱器中利用白天較高溫度進行蒸發(fā)，蒸發(fā)后的汽體被高壓壓縮機壓縮到高溫蒸發(fā)/冷凝換熱器中冷凝，冷凝后液體存儲在高溫汽液分離器中，多余的液體通過高溫節(jié)流閥節(jié)流后回到儲液器中，高溫制冷劑使得高溫儲熱換熱槽中的儲熱介質(zhì)加熱發(fā)生相變(如以固體奈為介質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體)進行蓄熱。
[0029]熱動力膨脹系統(tǒng)包括膨脹機8和回?zé)崞?，膨脹機8—端通過管路連接高溫汽液分離器7，膨脹機8另一端通過管路連接回?zé)崞?，回?zé)崞?一端通過管路連接低溫儲冷換熱槽21中的低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器20，回?zé)崞?另一端通過管路連接低溫汽液分離器14。所述回?zé)崞?和低溫汽液分離器14之間的管路上設(shè)有液體栗15?；?zé)崞?和高溫汽液分離器7通過管路連接。膨脹機8的輸出端上連接發(fā)電機，通過發(fā)電機向外輸出電能。
[0030]回?zé)崞?和儲液器18之間通過管路連接，回?zé)崞?和儲液器18之間的管路上設(shè)有平衡供液栗17，通過平衡供液栗調(diào)節(jié)循環(huán)系統(tǒng)制冷工質(zhì)的平衡。
[0031]本實用新型通過熱動力膨脹系統(tǒng)實現(xiàn)對外做功釋放能量，在需要向外釋放電能時，制冷劑在高溫蒸發(fā)/冷凝換熱器中蒸發(fā)，進入膨脹機，高溫、高壓制冷劑在膨脹機中膨脹，膨脹機的傳動軸與發(fā)電機連接，帶動發(fā)電機發(fā)電對外輸出電能。做功膨脹后的制冷劑通過回?zé)崞鬟M入低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器中冷凝，同時將低溫儲冷換熱槽中的儲冷介質(zhì)加熱發(fā)生相變(如冰轉(zhuǎn)化為水)進行放熱。冷凝液體可由液體栗通過管路及回?zé)崞鞣祷氐礁邷仄悍蛛x器。
[0032]本實用新型的中溫冷凝/蒸發(fā)換熱器能夠回收系統(tǒng)余熱、余冷(白天提供制冷、夜晚提供供暖)為建筑物提供空調(diào)環(huán)境或為農(nóng)業(yè)大棚、漁業(yè)養(yǎng)殖水塘提供恒溫空調(diào)環(huán)境。
[0033]本實用新型公開了一種太陽能熱動力儲能系統(tǒng)，為新型儲能系統(tǒng)，涉及能量儲存技術(shù)。本實用新型采用電站低谷(低價)電能及白天太陽能光伏發(fā)電多余電量將制冷劑壓縮，通過低溫儲冷換熱槽、高溫儲熱換熱槽將能量以蓄冷及蓄熱的方式存儲起來，并利用太陽能集熱裝置收集存儲更多的熱能量。在用電高峰，制冷劑在高溫儲熱換熱槽獲取熱量后膨脹、通過制冷劑在膨脹機內(nèi)膨脹做功，膨脹機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電(釋能)釋放出所蓄能量、制冷劑在低溫儲冷換熱槽中獲取冷量后冷凝。由于本系統(tǒng)除壓縮蓄能外，還通過太陽能集熱裝置收集存儲了額外的能量，所以本實用新型系統(tǒng)具有比其他單一蓄能系統(tǒng)能量密度、效率更高、并不受儲能周期和地理條件限制、也適用于各種(包括風(fēng)能等其他可再生能源電站)電站、本實用新型的系統(tǒng)對環(huán)境友好、其低位余熱、余冷量也可直接用于局部環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)加以二次利用。
【主權(quán)項】
1.一種太陽能熱動力儲能系統(tǒng)，包括太陽能集熱系統(tǒng)、壓縮儲能系統(tǒng)和熱動力膨脹系統(tǒng)，其特征是:太陽能集熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器(I)和集熱換熱器(3)，太陽能集熱器(I)通過集熱循環(huán)管(5)連接位于高溫儲熱換熱槽(2)中的集熱換熱器(3);壓縮儲能系統(tǒng)包括光伏發(fā)電裝置(22)、電站電網(wǎng)、高溫儲熱換熱槽(2)、高溫蒸發(fā)/冷凝換熱器(4)、高壓壓縮機(10)、低壓壓縮機(13)、低溫汽液分離器(14)、儲液器(18)、低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器(20)和低溫儲冷換熱槽(21)，光伏發(fā)電裝置(22)通過驅(qū)動電機連接高壓壓縮機(10)，電站電網(wǎng)通過驅(qū)動電機連接高壓壓縮機(10)和低壓壓縮機(13)，通過光伏發(fā)電裝置(22)發(fā)電能夠驅(qū)動高壓壓縮機(10)工作，電站電網(wǎng)發(fā)電能夠驅(qū)動高壓壓縮機(10)和低壓壓縮機(13)工作;低壓壓縮機(13)—端通過管路連接中溫冷凝/蒸發(fā)換熱器(11)，低壓壓縮機(13)和中溫冷凝/蒸發(fā)換熱器(11)之間的管路上設(shè)有換向閥(12);中溫冷凝/蒸發(fā)換熱器(11)通過管路連接儲液器(18)，儲液器(18)通過管路連接位于低溫儲冷換熱槽(21)中的低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器(20);低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器(20)通過管路連接低溫汽液分離器(14)，低溫汽液分離器(14)通過管路連接低壓壓縮機(13)，低溫儲冷換熱槽(21)內(nèi)充滿儲冷介質(zhì)，儲冷介質(zhì)能夠進行蓄冷;換向閥(12)通過管路連接高壓壓縮機(10)，高壓壓縮機(10)通過管路連接位于高溫儲熱換熱槽(2)中的高溫蒸發(fā)/冷凝換熱器(4)，高溫蒸發(fā)/冷凝換熱器(4)通過管路連接高溫汽液分離器(7)，高溫汽液分離器(7)通過管路連接儲液器(18)，高溫儲熱換熱槽(2)內(nèi)充滿儲熱介質(zhì)，儲熱介質(zhì)能夠進行蓄熱;熱動力膨脹系統(tǒng)包括膨脹機(8)和回?zé)崞?9)，膨脹機(8)—端通過管路連接高溫汽液分離器(7)，膨脹機(8)另一端通過管路連接回?zé)崞?9)，回?zé)崞?9)一端通過管路連接低溫儲冷換熱槽(21)中的低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器(20)，回?zé)崞?9)另一端通過管路連接低溫汽液分離器(14);回?zé)崞?9)和高溫汽液分離器(7)通過管路連接。2.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱動力儲能系統(tǒng)，其特征是:所述集熱循環(huán)管(5)上設(shè)有集熱循環(huán)栗(6)。3.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱動力儲能系統(tǒng)，其特征是:所述儲液器(18)和低溫蒸發(fā)/冷凝換熱器(20)之間的管路上設(shè)有低溫節(jié)流閥(19)。4.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱動力儲能系統(tǒng)，其特征是:所述高溫汽液分離器(7)和儲液器(18)之間的管路上設(shè)有高溫節(jié)流閥(16)。5.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱動力儲能系統(tǒng)，其特征是:所述回?zé)崞?9)和低溫汽液分離器(14)之間的管路上設(shè)有液體栗(15)。6.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱動力儲能系統(tǒng)，其特征是:所述回?zé)崞?9)和儲液器(18)之間通過管路連接，回?zé)崞?9)和儲液器(18)之間的管路上設(shè)有平衡供液栗(17)。7.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱動力儲能系統(tǒng)，其特征是:所述膨脹機(8)的輸出端上連接發(fā)電機。8.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱動力儲能系統(tǒng)，其特征是:所述蓄熱介質(zhì)能夠采用水、石蠟、奈、生物質(zhì)油、無機類結(jié)晶水合鹽、熔融鹽或有機類脂肪酸。9.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱動力儲能系統(tǒng)，其特征是:所述高壓壓縮機(10)和低壓壓縮機(13)為活塞式壓縮機、軸流式壓縮機、離心式壓縮機、螺桿式壓縮機、渦旋式、滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機或混合式壓縮機。10.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱動力儲能系統(tǒng)，其特征是:所述膨脹機(8)為活塞式膨脹機、軸流式膨脹機、向心式膨脹機、螺桿式膨脹機、渦旋式膨脹機、滾動轉(zhuǎn)子式或混合式膨脹機D
【文檔編號】F04B41/06GK205503202SQ201620117916
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月5日
【發(fā)明人】吳之春, 朱葉飛, 王曉功, 朱紹偉, 周振華
【申請人】江蘇朗禾農(nóng)光聚合科技有限公司