電熱儲能發電裝置制造方法

專利名稱:電熱儲能發電裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于能源應用領域，主要涉及一種電熱儲能發電裝置，該裝置由電熱儲能子系統和郎肯循環發電子系統兩個部分構成，電熱儲能子系統連接郎肯循環發電子系統。本實用新型通過電熱儲能子系統將電能轉換成熱能并將熱能存儲起來，需要時再將熱能通過郎肯循環發電子系統轉換成電能應用的電熱儲能發電裝置。可以更好地發揮目前電網及電力電源設備和電熱儲能設備兩方面的效力和作用，為解決低成本、大規模的電能存儲問題提供了可行的技術途徑和方法。
【專利說明】電熱儲能發電裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電熱儲能發電裝置，屬于能源應用領域，尤其涉及新能源應用領域。

【背景技術】
[0002]電儲能技術是今后大力發展可再生能源、實現分布式發電和微電網安全穩定運行的關鍵技術設備，也是落實國家調整能源結構，節能減排和走可持續發展道路的重要的技術舉措。
[0003]電能的存儲是一個世界性的難題，電網是以“抽水蓄能電站”來作為調峰手段，平抑電網的峰谷差，但受地形、地利限制無法普遍應用。在用戶側存儲電能是發電國家較普遍采用的方法，如日本，以電力公司為主在公用建筑、商業建筑等大規模安裝儲能電池，但其造價高昂。我國目前實際應用的產品中主要的技術手段是以化學能的方式如“液流電池”或“鈉硫電池”和物理電容的方式如“超級電容”來實現的，優點是轉換效率較高，缺點是都存在單位體積能量存儲密度較低，單位電能(每千瓦時)的存儲成本太高的問題。
[0004]電熱儲能技術或稱電能儲熱技術是儲能【技術領域】的一個重要分支，其基本原理是將電能轉換成熱能，并將能量以熱能形式存儲起來，需要時再將熱能釋放出來。目前主要以熱源的方式應用于供暖、少量應用與工業熱源等領域，是目前國家大力倡導的“電蓄熱”、“風電清潔供暖”和電網“移峰填谷”等項目最重要的技術支撐。目前電熱儲能技術比較成熟，其產品已開始得到應用，并逐漸開始向大型化、智能化方向發展，與其他儲能方式相比，其單位體積儲能的體積密度高、單位能量(按每千瓦時折算)儲能成本低廉，存在的問題是只能以熱源的方式加以應用，因受應用方式的制約，導致其應用面和使用范圍較窄。
[0005]如果能將電熱儲能設備所存儲的熱能再轉化成電能加以應用，無疑會極大的擴展電熱儲能技術的應用范圍，為電儲能技術的應用提供了一種新的方法，也為實現電能的低成本存儲提供一條有效的途徑。對電網“移峰填谷”、加快分布式發電及微電網的建設和可再生能源的發展起到積極的促進作用。


【發明內容】

[0006]發明目的
[0007]本實用新型提供一種電熱儲能發電裝置，其目的是解決以往的電熱儲能裝置只能作為熱源提供熱能，因受應用方式的制約，導致其應用面和使用范圍較窄的問題，為電儲能技術的應用及低成本存儲電能提供了一種新的方法。
[0008]技術方案
[0009]一種電熱儲能發電裝置，其特征在于:該裝置由電熱儲能子系統和郎肯循環發電子系統兩個部分構成，電熱儲能子系統連接郎肯循環發電子系統。
[0010]電熱儲能子系統主要由電源開關、加熱儲熱室、換熱介質循環泵和換熱器構成；加熱儲熱室內包含有電加熱元件和儲熱體，電源開關連接設置在儲熱體上的電加熱元件；加熱儲熱室連接換熱器，換熱器連接換熱介質循環泵，換熱介質循環泵連接加熱儲熱室，并通過換熱介質構成一個獨立的換熱循環系統。
[0011]控制器分別連接電源開關、儲熱體、換熱介質循環泵和傳感器。
[0012]郎肯循環發電子系統主要由發電機、膨脹動力機、回熱器、冷卻器、工作介質泵及工作介質構成；膨脹動力機分別連接發生器、發電機和回熱器，回熱器連接冷卻器的入口端，冷卻器的出口端通過回熱器連接發生器，發生器連接換熱器；冷卻器的出口端與回熱器之間設有工作介質泵；換熱器、發生器和載熱介質及載熱介質循環泵構成載熱介質循環系統，電熱儲能子系統和郎肯循環發電子系統通過發生器連接起來。
[0013]郎肯循環發電子系統主要由發電機、膨脹動力機、回熱器、冷卻器、工作介質泵及工作介質和換熱器構成，換熱器中的一條介質流道作為郎肯循環發電子系統中的工作介質流道的兩端直接連接膨脹動力機和回熱器，成為郎肯循環的組成部分，換熱器替代發生器直接加熱工作介質；膨脹動力機分別連接發電機和回熱器，回熱器連接冷卻器工作介質流道的入口端，其出口端通過回熱器連接換熱器；冷卻器的工作介質流道出口端與回熱器之間設有工作介質泵。
[0014]換熱介質為空氣時采用循環風機代替換熱介質循環泵。
[0015]郎肯循環發電子系統的工作介質是無機介質、有機介質或二者的混合物。
[0016]電熱儲能子系統和郎肯循環發電子系統安裝在一個外殼內，或分別單獨安裝。
[0017]優點及效果
[0018]本實用新型是一種電熱儲能發電裝置，具有以下優點:
[0019]本實用新型充分利用電熱儲能技術和郎肯循環發電技術這兩項技術，通過系統技術集成將電熱儲能技術和郎肯循環發電技術有機結合，很好地解決了現有電熱儲能技術及類似技術產品中只是簡單的作為熱源使用，產品用途單一，適用范圍較窄的問題，極大地拓寬了電熱儲能技術和郎肯循環發電技術的應用領域，更重要的是為低成本的解決電能存儲問題提供了一條有效的途徑。可以更好地發揮目前電網及電力電源設備和電熱儲能設備兩方面的效力和作用，可以更充分地發揮電熱儲能技術和郎肯循環發電技術在可再生能源發電、清潔能源應用、電網“移峰填谷”和大氣污染治理等方面的作用。

【附圖說明】

[0020]圖1是本實用新型一種實施方式示意圖；
[0021]圖2是本實用新型另一種實施方式示意圖。
[0022]附圖標記說明:
[0023]1.電源開關；2.電加熱元件；3.儲熱體；4.換熱介質循環泵；5.換熱器；6.發電機；7.膨脹動力機；8.回熱器；9.冷卻器；10.工作介質泵；11.發生器；12.冷卻水；13.工作介質；14.載熱介質；15.加熱儲熱室；16.載熱介質泵；17.換熱介質；18.傳感器。

【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明:
[0025]本實用新型提供一種電熱儲能發電裝置，通過電熱儲能子系統將電能轉換成熱能并將熱能存儲起來，需要時再將熱能通過郎肯循環發電子系統轉換成電能應用的電熱儲能發電裝置。可充分發揮電熱儲能技術和郎肯循環發電技術對電網“移峰填谷”的作用，對加快分布式發電及微電網的建設和可再生能源的發展起到積極的促進作用。
[0026]本實用新型涉及一種電熱儲能發電裝置，該裝置由電熱儲能子系統和郎肯循環發電子系統兩個部分構成，電熱儲能子系統連接郎肯循環發電子系統。
[0027]電熱儲能子系統主要由電源開關1、加熱儲熱室15、換熱介質循環泵4和換熱器5構成；加熱儲熱室15內包含有電加熱元件2和儲熱體3，電源開關I連接設置在儲熱體3上的電加熱元件2 ;加熱儲熱室15連接換熱器5，換熱器5連接換熱介質循環泵4，換熱介質循環泵4連接加熱儲熱室15，并通過換熱介質17構成一個獨立的換熱循環系統。
[0028]控制器分別連接電源開關1、儲熱體3、換熱介質循環泵(風機)4和傳感器18。發電時工作介質13的壓力、溫度的控制方法是由傳感器18實時在線檢測，經控制器調整換熱介質循環泵(風機)4的轉速以調整換熱介質流量來實現的。
[0029]如圖1中所示，郎肯循環發電子系統主要由發電機6、膨脹動力機7、回熱器8、冷卻器9、工作介質泵10、及工作介質13構成；膨脹動力機7分別連接發生器11、發電機6和回熱器8，回熱器8連接冷卻器9的入口端，冷卻器9的工作介質流道出口端通過回熱器8連接發生器11，發生器11連接換熱器5 ;冷卻器9的工作介質流道出口端與回熱器8之間設有工作介質泵10 ;換熱器5、發生器11和載熱介質14及載熱介質循環泵16構成載熱介質循環系統，電熱儲能子系統和郎肯循環發電子系統通過發生器11及載熱介質循環系統連接起來。發電原理是膨脹動力機7、回熱器8、冷卻器9、工作介質泵10、及工作介質13構成一個獨立的郎肯循環工作系統，工作介質13被發生器11加熱后驅動膨脹動力機7旋轉帶動發電機6發電。
[0030]如圖2中所示，郎肯循環發電子系統主要由發電機6、膨脹動力機7、回熱器8、冷卻器9、工作介質泵10、及工作介質13構成；換熱器5中的一條介質流道作為郎肯循環發電子系統中的工作介質流道直接連接膨脹動力機7和回熱器8，成為郎肯循環的組成部分，換熱器5替代發生器直接加熱工作介質；膨脹動力機7分別連接發電機6和回熱器8，回熱器8連接冷卻器9的工作介質流道的入口端，冷卻器9工作介質流道的出口端通過回熱器8連接換熱器5 ;冷卻器9的工作介質流道的出口端與回熱器8之間設有工作介質泵10。
[0031]冷卻器9內通有冷卻水12。
[0032]電熱儲能發電裝置中的電熱儲能子系統的換熱介質為空氣時采用循環風機代替換熱介質循環泵4。郎肯循環發電子系統的工作介質可以是無機介質、有機介質或二者的混合物。
[0033]整個電熱儲能發電裝置可以由一套控制器控制，也可以根據需要由兩臺控制器分別控制電熱儲能子系統和郎肯循環發電子系統。
[0034]整個裝置對外輸出時可同時提供的熱能和電能，也可以分別或分時段提供熱能和電能，應用靈活。
[0035]本實用新型的基本原理如下:
[0036]通過電熱儲能子系統將電能轉換成熱能并將熱能存儲起來，需要時再將熱能通過郎肯循環發電子系統轉換成電能應用的電熱儲能發電系統。
[0037]電熱儲能子系統將電能轉化成熱能，并將能量以熱能的形式存儲起來，發電時通過換熱器將電熱儲能子系統中所存儲的熱能釋放出來，并加熱郎肯循環發電子系統中的工作介質，工作介質被加熱氣化并達到一定的溫度和壓力后，驅動膨脹動力機工作并帶動發電機發電。
[0038]發電子系統的工作原理采用郎肯循環發電原理，發電時膨脹機動力機工作所需要的能量由電熱儲能子系統經工作介質提供。
[0039]電熱儲能子系統中的換熱器熱可作為郎肯循環發電子系統中的發生器直接連接膨脹動力機，既換熱器直接加熱工作介質驅動膨脹動力機帶動發電機發電；也可以是電熱儲能子系統中的換熱器先連接郎肯循環發電子系統中的發生器，發生器再連接膨脹機，既換熱器先加熱載熱介質，載熱介質經發生器再加熱工作介質，工作介質再驅動膨脹動力機帶動發電機工作。
[0040]電熱儲能子系統和郎肯發電子系統這兩個部分可以是安裝在一個外殼內，也可以分別安裝。
[0041]實施例1
[0042]電熱儲能子系統主要是由電源開關1、加熱儲熱室15、換熱器5、換熱介質循環泵4(空氣作為循環介質時采用風機)構成，加熱儲熱室包含有電加熱元件2和儲熱體3，加熱儲熱室15、換熱器5和換熱介質17及換熱介質循環泵4構成一個獨立的換熱循環系統。其工作工程原理是:電源開關I連接電加熱元件2，電加熱元件2發熱將電能轉換成熱能，儲熱體3將熱能儲存起來，當需要熱能輸出時，換熱換熱介質循環泵4工作，驅動換熱介質循環將儲熱體儲存的熱能經換熱器5換熱，由載熱介質14將熱能輸出釋放出來。
[0043]郎肯循環發電子系統工作原理如圖1所示，主要是由膨脹動力機7、回熱器8、冷卻器9、工作介質泵10、發生器11、冷卻水12、工作介質13所構成的一個獨立的郎肯循環系統，再加上發電機6就構成了郎肯循環發電子系統。其工作過程是:首先工作介質泵10工作帶動工作介質13循環，載熱介質14經發生器11將工作介質13加熱、氣化并達到一定的壓力和溫度，驅動膨脹動力機7旋轉，膨脹動力機帶動發電機6發電，經膨脹機做功后的工作介質經回熱器8和冷卻器9，經冷卻水12冷卻后再經工作介質泵10進入下一個工作循環。
[0044]本方案的特點是電熱儲能子系統中的換熱器5和郎肯循環發電子系統中的發生器11以及載熱介質14和載熱介質泵16 (設置在換熱器5與發生器11之間)共同組成一個密閉的載熱介質循環系統，兩個子系統通過發生器11及載熱介質循環系統相連接。
[0045]電熱儲能子系統所存儲的熱能通過該系統的載熱介質釋放出來，并經發生器11加熱郎肯循環發電子系統的工作介質13以驅動膨脹動力機7帶動發電機6發電。
[0046]實施例2
[0047]與實施例1的構成、工作原理基本相同，所不同的是電熱儲能發電子系統的換熱器5同時起到郎肯循環發電子系統中的發生器(實施例1中的發生器11)的作用，電熱儲能子系統所存儲的熱能，在換熱介質循環泵4 (空氣為介質時采用風機)驅動下，經換熱器5直接加熱郎肯循環發電子系統中的工作介質13，驅動膨脹動力機7轉動工作帶動發電機6發電。
[0048]實施例2的特點是通過將換熱器5中其中的一條介質流道作為郎肯循環系統中工作介質流道直接連接膨脹動力機7和回熱器8，使換熱器5既是電熱儲能子系統的一部分，同時成為郎肯循環系統的組成部分，換熱器5可替代發生器直接加熱工作介質。
【權利要求】
1.一種電熱儲能發電裝置，其特征在于:該裝置由電熱儲能子系統和郎肯循環發電子系統兩個部分構成，電熱儲能子系統連接郎肯循環發電子系統；電熱儲能子系統主要由電源開關(I)、加熱儲熱室(15)、換熱介質循環泵(4)和換熱器(5)構成；加熱儲熱室(15)內包含有電加熱元件(2 )和儲熱體(3 )，電源開關(I)連接設置在儲熱體(3 )上的電加熱元件(2 );加熱儲熱室(15 )連接換熱器(5 )，換熱器(5 )連接換熱介質循環泵(4)，換熱介質循環泵(4)連接加熱儲熱室(15)，并通過換熱介質(17)構成一個獨立的換熱循環系統。2.根據權利要求1所述的電熱儲能發電裝置，其特征在于:控制器分別連接電源開關(I)、儲熱體(3)、換熱介質循環泵(4)和傳感器(18)。3.根據權利要求1所述的電熱儲能發電裝置，其特征在于:郎肯循環發電子系統主要由發電機(6)、膨脹動力機(7)、回熱器(8)、冷卻器(9)、工作介質泵(10)及工作介質(13)構成；膨脹動力機(7)分別連接發生器(11)、發電機(6)和回熱器(8)，回熱器(8)連接冷卻器(9)的入口端，冷卻器(9)的出口端通過回熱器(8)連接發生器(11)，發生器(11)連接換熱器(5);冷卻器(9)的出口端與回熱器(8)之間設有工作介質泵(10);換熱器(5)、發生器(II)和載熱介質(14)及載熱介質循環泵(16)構成載熱介質循環系統，電熱儲能子系統和郎肯循環發電子系統通過發生器(11)連接起來。4.根據權利要求1所述的電熱儲能發電裝置，其特征在于:郎肯循環發電子系統主要由發電機(6)、膨脹動力機(7)、回熱器(8)、冷卻器(9)、工作介質泵(10)及工作介質(13)和換熱器(5)構成，換熱器(5)中的一條介質流道作為郎肯循環發電子系統中的工作介質流道其兩端直接連接膨脹動力機(7)和回熱器(8)，成為郎肯循環的組成部分，換熱器(5)替代發生器(11)直接加熱工作介質；膨脹動力機(7)分別連接發電機(6)和回熱器(8)，回熱器(8 )連接冷卻器(9 )工作介質流道的入口端，其出口端通過回熱器(8 )連接換熱器(5 );冷卻器(9)的工作介質流道出口端與回熱器(8)之間設有工作介質泵(10)。5.根據權利要求1或2所述的電熱儲能發電裝置，其特征在于:換熱介質為空氣時采用循環風機代替換熱介質循環泵(4)。6.根據權利要求1所述的電熱儲能發電裝置，其特征在于:電熱儲能子系統和郎肯循環發電子系統安裝在一個外殼內，或分別單獨安裝。
【文檔編號】F01K27-00GK204267118SQ201420661539
【發明者】廖濱, 鄭雪輝 [申請人]遼寧中聯能源科技有限公司