大温差热泵相变储能系统及储能方法

本发明涉及储能系统，尤其涉及一种大温差热泵相变储能系统及储能方法。

背景技术：

1、为服务以新能源为主体的新型电力系统建设，促进能源绿色低碳发展，分时电价机制日益完善，包括峰谷价差增大、执行范围扩大和峰谷时段划分更清晰等。同时，工商业电力用户用能生产往往存在集中性、时效性和多样性，难以进行自适应错峰用电，灵活调整用能系统负荷。

2、但是，集中式大规模工商业电力用户能源需求巨大，用能时段集中，多利用峰电价导致用能成本高昂，用户能源需求多样，包括电力、低压蒸汽和压缩空气等，使用高品位电能转化中低品位热能，能量品质损失大导致生产效益降低。

技术实现思路

1、本发明提供一种大温差热泵相变储能系统及储能方法，用以解决现有技术中集中式大规模工商业电力用户能源需求巨大，用能时段集中，多利用峰电价导致用能成本高的缺陷，实现改善电力供需状况，削峰填谷以实降本增效。

2、本发明提供一种大温差热泵相变储能系统，包括：

3、气体压缩模块，通过消耗谷电期间的电能将低压气体压缩为高压气体，并产生压缩热；

4、液相储存模块，冷却所述高压气体至低温常压液态空气并储存，并在峰电期间利用部分所述压缩热将低温常压液态空气复温为常温高压空气；

5、发电供气模块，利用部分所述压缩热将所述常温高压空气加热至高温高压空气，并借助所述高温高压空气发电；

6、低压蒸汽模块，用于消耗部分所述压缩热，制取低压蒸汽。

7、根据本发明提供的一种大温差热泵相变储能系统，还包括热量贮藏模块，用于存储吸收部分所述压缩热的导热介质，以在峰电期间释放所述导热介质至所述液相储存模块，以使低温常压液态空气复温为常温高压空气。

8、根据本发明提供的一种大温差热泵相变储能系统，所述气体压缩模块包括：

9、压缩机，用于将低压气体提升为高压气体；

10、压缩热换热器，与所述压缩机的出口连接，所述压缩热换热器内流通有导热介质，所述导热介质与所述高压气体进行热交换，所述导热介质流入所述热量贮藏模块或所述低压蒸汽模块。

11、根据本发明提供的一种大温差热泵相变储能系统，所述液相储存模块包括：

12、蓄冷罐，用于储存冷量；

13、第一空气换热器，与蓄冷罐连通，且与所述压缩热换热器连通，以使所述冷量和所述高压气体进行热交换；

14、液体膨胀机，用于压缩所述高压气体为低温液态空气；

15、液态空气储罐，用于储存所述低温液态空气；

16、低温泵，用于峰电期间提升所述低温液态空气；

17、第二空气换热器，与所述低温泵连通，且与所述蓄冷罐连通，以使所述冷量吸收的压缩热加热所述低温液态空气，生成常温高压空气，所述常温高压空气供所述发电供气模块使用。

18、根据本发明提供的一种大温差热泵相变储能系统，所述发电供气模块包括：

19、透平换热器，与所述第二空气换热器连接，以使所述常温高压空气与所述压缩热发生热交换，以使所述常温高压空气为高温高压空气；

20、透平机，通过所述高温高压空气升温所述透平机的空气，提高发电功率。

21、根据本发明提供的一种大温差热泵相变储能系统，所述低压蒸汽模块包括：

22、第一蒸汽换热器，与所述热量贮藏模块连接，所述第一蒸汽换热器用于热泵工质与所述导热介质直接换热为蒸汽；

23、蒸发器、水蒸气压缩机、冷凝器和膨胀阀，热泵工质吸收流经所述蒸发器的低温导热油的热量变成气态，再经所述水蒸气压缩机变成高温高压，在所述冷凝器与水换热制取低压蒸汽，最后流经所述膨胀阀变为低温低压。

24、根据本发明提供的一种大温差热泵相变储能系统，所述气体压缩模块包括多个压缩机和多个压缩热换热器，且所述压缩机和所述压缩热换热器一一对应设置。

25、根据本发明提供的一种大温差热泵相变储能系统，所述发电供气模块包括多个透平换热器和多个透平机，且所述透平换热器和所述透平机一一对应设置。

26、本发明还提供一种大温差热泵相变储能方法，包括：

27、通过消耗谷电期间的电能将低压气体压缩为高压气体，并产生压缩热；

28、冷却所述高压气体至低温常压液态空气并储存；

29、在峰电期间利用部分所述压缩热将低温常压液态空气复温为高温高压空气；

30、发电供气模块通过所述高温高压空气升温并发电；

31、消耗部分所述压缩热，制取低压蒸汽。

32、根据本发明提供的大温差热泵相变储能方法，所述消耗部分所述压缩热，制取低压蒸汽，包括：

33、所述压缩热的高温部分，通过直接换热制取低压蒸汽；

34、所述压缩热的低温部分，通过高温热泵制取低压蒸汽。

35、本发明提供的大温差热泵相变储能系统及储能方法，通过气体压缩模块消耗谷电期间的电能将低压气体压缩为高压气体，并产生压缩热，液相储存模块冷却高压气体至低温常压液态空气并储存，并在峰电期间利用部分压缩热将低温常压液态空气复温为常温高压空气，发电供气模块利用部分压缩热将常温高压空气加热至高温高压空气，并借助高温高压空气发电；低压蒸汽模块消耗部分压缩热，制取低压蒸汽。本发明提供的大温差热泵相变储能系统，是一种针对峰谷电价的分散式高效绿色多供储能技术，能够解决集中式大规模工商业电力用户保障生产秩序和规模的同时改善电力供需状况，削峰填谷以实现降本增效的难题，尤其采用节能减排型的高温热泵和液态空气储能等绿色高效节能技术能较好实现用能系统负荷灵活调整，同时保障电力系统安全稳定经济运行。

技术特征：

1.一种大温差热泵相变储能系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的大温差热泵相变储能系统，其特征在于，还包括热量贮藏模块（5），用于存储吸收部分所述压缩热的导热介质，以在峰电期间释放所述导热介质至所述液相储存模块（2），以使低温常压液态空气复温为常温高压空气。

3.根据权利要求2所述的大温差热泵相变储能系统，其特征在于，所述气体压缩模块（1）包括：

4.根据权利要求3所述的大温差热泵相变储能系统，其特征在于，所述液相储存模块（2）包括：

5.根据权利要求4所述的大温差热泵相变储能系统，其特征在于，所述发电供气模块（3）包括：

6.根据权利要求3所述的大温差热泵相变储能系统，其特征在于，所述低压蒸汽模块（4）包括：

7.根据权利要求3所述的大温差热泵相变储能系统，其特征在于，所述气体压缩模块（1）包括多个所述压缩机（11）和多个所述压缩热换热器（12），且所述压缩机（11）和所述压缩热换热器（12）一一对应设置。

8.根据权利要求5所述的大温差热泵相变储能系统，其特征在于，所述发电供气模块（3）包括多个所述透平换热器（31）和多个所述透平机（32），且所述透平换热器（31）和所述透平机（32）一一对应设置。

9.一种利用权利要求1-8任一项所述的大温差热泵相变储能系统的储能方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的大温差热泵相变储能方法，其特征在于，所述消耗部分所述压缩热，制取低压蒸汽，包括：

技术总结
本发明提供一种大温差热泵相变储能系统及储能方法，储能系统包括气体压缩模块，通过消耗谷电期间的电能将低压气体压缩为高压气体，并产生压缩热；液相储存模块，冷却高压气体至低温常压液态空气并储存，并在峰电期间利用部分压缩热将低温常压液态空气复温为常温高压空气；发电供气模块，利用部分压缩热将常温高压空气加热至高温高压空气，并借助高温高压空气发电；低压蒸汽模块，用于消耗部分压缩热，制取低压蒸汽。本发明提供的大温差热泵相变储能系统及储能方法，是针对峰谷电价的分散式高效绿色多供储能技术，能够解决集中式大规模工商业电力用户保障生产秩序和规模的同时改善电力供需状况，削峰填谷以实现降本增效的难题。

技术研发人员：杨鲁伟,伍佳乐,孙椰望,张桂兰,张冲,魏娟,陈六彪,高诏诏
受保护的技术使用者：中国科学院理化技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/1/9