一种基于超高温热泵储能运行控制系统的制作方法

1.本发明涉及热能动力技术领域，尤其涉及一种基于超高温热泵储能运行控制系统。


背景技术：

2.所谓蓄能，是根据水、冰及其他物质的蓄能（冷/热）特性，尽量地利用非峰值电力，使制冷/热设备在满负荷条件下运行，将调峰所需能量以显热或潜热的形式、部分或全部蓄存于水、冰或其他物质中。峰值电力出现调峰负荷，则通过换热器、传热工质和动力泵等设备取出这些蓄能物质蓄存的冷（热）量，以满足调峰的需要。
3.蓄能包括蓄冷和蓄热，目前蓄能系统按蓄能介质可划分成冰蓄能系统、水蓄能系统以及共晶盐蓄能系统。同等蓄能量的水蓄能系统与其他蓄冷系统相比，不仅系统造价相对较低，还夜间蓄能效率高。以水蓄能系统为例，大多数的水蓄能系统均选用蓄能设备蓄能，在蓄能设备内完成全部蓄能和放能过程。
4.太阳能、风电等清洁能源比例占比逐步上升。一方面，该类能源具有间歇性发电特征，受到气象环境影响，导致供给端的发电量具有一定随机性；另一方面，电力需求端依赖于人民生产、生活活动。因此新能源发电比例的提高，将导致电力供给与需求端的匹配难度进一步加大，给电网运行安全性和稳定性带来更大挑战。超高温热泵储能发电系统是利用超高温热泵方式将多余电能转化为热能进行储存的方式，具有转化效率高、经济性好、可大规模推广利用等优点。为实现超高温热泵储能发电系统的应用，需要针对间歇性电源开发与之相匹配的综合控制系统。


技术实现要素：

5.为了实现上述目的，本发明提供一种基于超高温热泵储能运行控制系统，包括超高温压缩机、熔盐加热器、膨胀机、电动机、回热器、吸热器、低温熔盐罐、高温熔盐罐、热水储罐、冷水储罐、容积控制器、容积控制罐、卸放阀、减压阀i、截止阀i、减压阀ii、截止阀ii、存贮冷却器、循环泵、电加热器。
6.根据本发明的基于超高温热泵储能运行控制系统，系统总体控制包括功率控制单元、指令处理单元和实际控制子单元，其中实际控制子单元包括压缩机入口压力控制单元、膨胀机入口压力控制单元和容积罐温度控制单元。
7.根据本发明的基于超高温热泵储能运行控制系统，容积控制罐设计压力与超高温压缩机出口压力相同，运行压力介于超高温压缩机出口压力与入口压力之间，以利用回路压差实现工质的自动注入与排放；其设计温度取超高温压缩机入口温度，运行温度介于超高温压缩机入口与透平入口温度之间，以利用温度变化实现工质储存量的变化。
8.根据本发明的基于超高温热泵储能运行控制系统，电加热器设置在回充管线上，通过加热进入压缩机入口的工质，增加工质能量，便于短时间内更快提升系统升压速率。
9.根据本发明的基于超高温热泵储能运行控制系统，存贮冷却器位于工质卸放管线
上，冷却水侧连接有冷却水管线，冷却水管线上游接至冷水储罐，下游接至热水储罐，冷却水管线上设计有循环泵，将冷水储罐的冷却水抽吸至存贮冷却器。
10.根据本发明的基于超高温热泵储能运行控制系统，通过打开减压阀ii和截止阀ii阀门，维持减压阀i与截止阀i阀门常关，使容积控制罐的工质经加热器后流入压缩机入口，使压缩机入口压力和透平入口压力增加，实现高温热泵储能功率增加。
11.根据本发明的基于超高温热泵储能运行控制系统，通过打开减压阀i与截止阀i阀门，维持减压阀ii和截止阀ii阀门常关，维持注入管线上的阀门常关，使系统内的工质经冷却器后进入容积控制罐，使压缩机入口压力和透平入口压力减少，实现高温热泵储能功率减少。
12.本发明的有益技术效果：本发明的目的提供一种基于超高温热泵储能运行控制系统，通过协调匹配超高温热源储能发电系统与间歇性电源系统，提升系统蓄热控制能力，节约能源，实现系统智能化。间歇性电源适应电网能力与水平，实现电能的受控稳定性输出。
附图说明
13.图1是本发明的基于超高温热泵储能运行控制系统的整体布局图。
14.图2是本发明的基于超高温热泵储能运行控制系统的总体控制逻辑图。
15.图3是本发明的基于超高温热泵储能运行控制系统的功能控制序列图
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热能输入增加控制逻辑。
16.图4是本发明的基于超高温热泵储能运行控制系统的功能控制序列图
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热能输入减少控制逻辑。
17.在图中，1超高温压缩机、2熔盐加热器、3膨胀机、4电动机、5回热器、6吸热器、7低温熔盐罐、8高温熔盐罐、9热水储罐、10冷水储罐、11容积控制器、12容积控制罐、13卸放阀、14、减压阀i、15截止阀i、16、减压阀ii、17截止阀ii、18存贮冷却器、19循环泵、20电加热器。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.如图1所示，一种基于超高温热泵储能运行控制系统，主要包括超高温压缩机1、熔盐加热器2、膨胀机3、电动机4、回热器5、吸热器6、低温熔盐罐7、高温熔盐罐8、热水储罐9、冷水储罐10、容积控制器11、容积控制罐12、卸放阀13、减压阀i 14、截止阀i 15、减压阀ii 16、截止阀ii 17 、存贮冷却器18、循环泵19、电加热器20。
20.其中，超高温压缩机1、熔盐加热器2、膨胀机3、电动机4、回热器5、吸热器6、低温熔盐罐7、高温熔盐罐8、热水储罐9、冷水储罐10为超高温热泵储能发电主系统。容积控制器11、容积控制罐12、卸放阀13、减压阀i 14、截止阀i 15、减压阀ii 16、截止阀ii 17 、存贮冷却器18、循环泵19、电加热器20为高效运行控制系统。
21.容积控制器11为控制系统实现功能的逻辑控制单元，用于接收操作员指令，检测高温热泵系统当前信号，并对外发出指令，使执行器的执行具体动作。容积控制罐12为具有
20。
29.作为优选，当温度低于300摄氏度时候，全部是气体b。
30.作为优选，当温度高于800摄氏度的时候，全部是气体a。
31.通过上述设置，综合改善了超高温热泵系统气体升温性能和传热能力，降低压缩机压缩功耗和换热器体积，在实现高温熔盐储能的同时产生中温蒸汽和冷水，并实现储能调峰和低品质能量的充分利用。
32.参见图2，本发明的总体控制逻辑包括功率控制单元、指令处理单元和动作执行。功率控制单元读取储能需求值、当前热源输入值和储能当前值。根据储能需求值和储能当前值的差值，以及当前热源输入值，判定是否增加储能功率，还是降低储能功率。
33.功率控制单元将生成的控制方案传递给指令处理单元，指令处理单元进一步进行生成具体操作发送给下一层级的控制单元，分别包括压缩机入口压力控制单元、膨胀机入口压力控制单元和容积罐温度控制单元。压缩机入口压力控制单元基于容积控制罐实现压力控制，当需要增加压缩机入口压力时，打开减压阀ii 16和截止阀ii 17阀门，维持减压阀i 14与截止阀i 15阀门常关，使容积控制罐12的工质经加热器后流入压缩机入口，使压缩机入口压力增加，直至系统达到稳定值，其动作序列参见图3。
34.当需要降低压缩机入口压力时，打开减压阀i 14与截止阀i 15阀门，维持减压阀ii 16和截止阀ii 17阀门常关，使系统内工质经冷却器后流入容积控制罐12，使压缩机入口压力减小。透平入口压力控制单元基于容积控制罐实现压力控制，其控制逻辑与压缩机入口压力控制类似，其控制序列参见图4。
35.容积罐温度控制单元用于调节容积控制罐12内工质温度，使其维持在合理区间。当需要降低容控制罐12内工质温度，即增加循环泵19的功率，使由冷水储罐10进入存贮冷却器18的冷却水流量增加，进一步冷却工质；反之，则降低循环泵19的功率。
36.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。