本發明屬于儲能,特別涉及到一種水儲熱型多級制熱發電儲能系統。
背景技術:
1、在當前的儲能與發電技術領域,如何高效利用能源、減少能量損失一直是研究的熱點和難點。傳統的換熱系統往往存在換熱效率低下、溫差損失大等問題,導致在儲能與發電過程中產生了大量的能源浪費。此外,壓縮機等關鍵設備在運行過程中會產生大量余熱,如果不能有效地回收利用,不僅會增加系統的能耗,還會對設備的穩定運行造成不利影響。
2、為了解決上述問題,本發明提出了一種創新的技術方案,結合了多級換熱器設計與余熱回收技術。多級換熱器設計通過優化換熱器的結構布局,實現了小溫差下的高效換熱,顯著降低了儲能與發電過程中的能量損失。同時,本發明還巧妙地利用余熱回收技術,將壓縮機等設備運行時產生的高溫余熱回收并重新利用于發電系統的預熱,實現了能量的梯級利用,進一步提升了系統的整體能效。
技術實現思路
1、本發明提供一種水儲熱型多級制熱發電儲能系統,能夠實現小溫差換熱,降低了導熱溫差,提升了儲熱溫差,同時降低水泵能耗。
2、具體描述如下:一種水儲熱型多級制熱發電儲能系統,包括多級冷卻儲冷系統、多級加熱儲熱系統、壓縮機、膨脹機、液力發電機、工質泵、循環工質以及它們之間的連接管道;
3、所述多級冷卻儲冷系統包括高溫冷水儲罐、低溫冷水儲罐、第一冷水泵、多個低溫換熱器、四個閥門、儲冷介質以及他們之間的連接管道;多個低溫換熱器的儲冷介質通道相互串聯起來,然后連接在低溫冷水儲罐與第一冷水泵之間;所述第一冷水泵連接在低溫換熱器與高溫冷水儲罐之間;所述第一冷水泵進口/出口與高溫冷水儲罐之間安裝兩個閥門;所述第一冷水泵進口/出口與低溫換熱器之間安裝兩個閥門;
4、所述多級加熱儲熱系統包括高溫熱水儲罐、低溫熱水儲罐、第一熱水泵、與多級冷卻儲冷系統中的多個低溫換熱器一一對應的多個高溫換熱器、四個閥門、儲熱介質以及他們之間的連接管道;多個高溫換熱器的儲熱介質通道相互串聯起來,然后連接在高溫冷水儲罐與第一熱水泵之間;所述第一熱水泵連接在高溫換熱器與低溫冷水儲罐之間;所述第一熱水泵進口/出口與低溫冷水儲罐之間安裝兩個閥門;所述第一熱水泵進口/出口與高溫換熱器之間安裝兩個閥門;
5、所述每個一一對應的多級冷卻儲冷系統的低溫換熱器與多級加熱儲熱系統的高溫換熱器之間均安裝有壓縮機、膨脹機、液力發電機和工質泵;所述壓縮機和膨脹機并聯在低溫換熱器的循環工質通道和高溫換熱器的循環工質通道之間;所述液力發電機和工質泵并聯在低溫換熱器的循環工質通道與高溫換熱器的循環工質通道之間;這樣所述低溫換熱器、壓縮機、高溫換熱器以及液力發電機按照以上順序連接起來,組成一個壓縮機循環系統;所述高溫換熱器、膨脹機、低溫換熱器和工質泵按照以上順序連接起來,組成一個膨脹發電系統。
6、進一步地,所述壓縮機的循環工質進口/出口分別連接在低溫換熱器的循環工質通道/高溫換熱器的循環工質通道之間;所述膨脹機的循環工質出口/進口分別連接在低溫換熱器的循環工質通道/高溫換熱器的循環工質通道之間。
7、進一步地,所述液力發電機的循環工質進口/出口分別連接在高溫換熱器的循環工質通道/低溫換熱器的循環工質通道之間;所述工質泵的循環工質進口/出口分別連接在低溫換熱器的循環工質通道/高溫換熱器的循環工質通道之間。
8、進一步地,所述高溫冷水儲罐和低溫冷水儲罐之間設有第二冷水泵,所述第二冷水泵的進口/出口分別通過閥門與高溫冷水儲罐連通,所述第二冷水泵的出口/進口分別通過閥門與低溫冷水儲罐連通;所述高溫熱水儲罐和低溫熱水儲罐之間設置有第二熱水泵;所述第二熱水泵的進口/出口分別通過閥門與高溫熱水儲罐連通,所述第二熱水泵的出口/進口分別通過閥門與低溫熱水儲罐連通。
9、進一步地,所述壓縮機/膨脹機與高溫換熱器的循環工質通道之間還設有第一余熱回收換熱器。
10、進一步地,所有所述第一余熱回收換熱器的另一介質通道并聯在一起,與為其提供循環動力的第一循環泵連通。
11、進一步地,所述液力發電機/工質泵與高溫換熱器的循環工質通道之間還設有第二余熱回收換熱器。
12、進一步地,所有第二余熱回收換熱器的另一介質通道并聯在一起,與提供循環動力的第二循環泵連通。
13、進一步地,所述儲冷介質為氯化鹽,如氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂或氯化銨的水溶液;所述儲熱介質為水;所述循環工質為氟利昂。
14、本發明與現有技術相比具有以下優點:1)小溫差換熱減少損失:多級低溫換熱器和高溫換熱器設計實現小溫差高效換熱,降低導熱溫差,提升儲熱溫差,顯著降低儲能/發電過程中的能量損失;2)降低泵的損耗:通過在儲冷和儲熱中多級共用一個泵,顯著降低損耗,提高效率;3)余熱利用提升能效:回收壓縮機運行時循環工質的過熱熱量和降壓前的熱量來加熱膨脹機做功前和循環工質加壓后的預熱,實現能量梯級利用,提升系統整體能效。
1.一種水儲熱型多級制熱發電儲能系統,其特征在于,包括多級冷卻儲冷系統、多級加熱儲熱系統、壓縮機、膨脹機、液力發電機、工質泵、循環工質以及它們之間的連接管道;
2.?根據權利要求?1所述的一種水儲熱型多級制熱發電儲能系統,其特征在于,所述壓縮機的循環工質進口/出口分別連接在低溫換熱器的循環工質通道/高溫換熱器的循環工質通道之間;所述膨脹機的循環工質出口/進口分別連接在低溫換熱器的循環工質通道/高溫換熱器的循環工質通道之間。
3.?根據權利要求?1所述的一種水儲熱型多級制熱發電儲能系統,其特征在于,所述液力發電機的循環工質進口/出口分別連接在高溫換熱器的循環工質通道/低溫換熱器的循環工質通道之間;所述工質泵的循環工質進口/出口分別連接在低溫換熱器的循環工質通道/高溫換熱器的循環工質通道之間。
4.根據權利要求1所述的一種水儲熱型多級制熱發電儲能系統,其特征在于,所述高溫冷水儲罐和低溫冷水儲罐之間設有第二冷水泵,所述第二冷水泵的進口/出口分別通過閥門與高溫冷水儲罐連通,所述第二冷水泵的出口/進口分別通過閥門與低溫冷水儲罐連通;所述高溫熱水儲罐和低溫熱水儲罐之間設置有第二熱水泵;所述第二熱水泵的進口/出口分別通過閥門與高溫熱水儲罐連通,所述第二熱水泵的出口/進口分別通過閥門與低溫熱水儲罐連通。
5.?根據權利要求?1所述的一種水儲熱型多級制熱發電儲能系統,其特征在于,所述壓縮機/膨脹機與高溫換熱器的循環工質通道之間還設有第一余熱回收換熱器。
6.根據權利要求5所述的一種水儲熱型多級制熱發電儲能系統,其特征在于,所有所述第一余熱回收換熱器的另一介質通道并聯在一起,與為其提供循環動力的第一循環泵連通。
7.?根據權利要求?1所述的一種水儲熱型多級制熱發電儲能系統,其特征在于,所述液力發電機/工質泵與高溫換熱器的循環工質通道之間還設有第二余熱回收換熱器。
8.根據權利要求7所述的一種水儲熱型多級制熱發電儲能系統,其特征在于,所有第二余熱回收換熱器的另一介質通道并聯在一起,與提供循環動力的第二循環泵連通。
9.?根據權利要求?1所述的一種水儲熱型多級制熱發電儲能系統,其特征在于,所述儲冷介質為氯化鹽,如氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂或氯化銨的水溶液;所述儲熱介質為水;所述循環工質為氟利昂。