专利名称:电热储能发电装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于能源应用领域，主要涉及一种电热储能发电装置，该装置由电热储能子系统和郎肯循环发电子系统两个部分构成，电热储能子系统连接郎肯循环发电子系统。本实用新型通过电热储能子系统将电能转换成热能并将热能存储起来，需要时再将热能通过郎肯循环发电子系统转换成电能应用的电热储能发电装置。可以更好地发挥目前电网及电力电源设备和电热储能设备两方面的效力和作用，为解决低成本、大规模的电能存储问题提供了可行的技术途径和方法。
【专利说明】电热储能发电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电热储能发电装置，属于能源应用领域，尤其涉及新能源应用领域。
【背景技术】
[0002]电储能技术是今后大力发展可再生能源、实现分布式发电和微电网安全稳定运行的关键技术设备，也是落实国家调整能源结构，节能减排和走可持续发展道路的重要的技术举措。
[0003]电能的存储是一个世界性的难题，电网是以“抽水蓄能电站”来作为调峰手段，平抑电网的峰谷差，但受地形、地利限制无法普遍应用。在用户侧存储电能是发电国家较普遍采用的方法，如日本，以电力公司为主在公用建筑、商业建筑等大规模安装储能电池，但其造价高昂。我国目前实际应用的产品中主要的技术手段是以化学能的方式如“液流电池”或“钠硫电池”和物理电容的方式如“超级电容”来实现的，优点是转换效率较高，缺点是都存在单位体积能量存储密度较低，单位电能(每千瓦时)的存储成本太高的问题。
[0004]电热储能技术或称电能储热技术是储能【技术领域】的一个重要分支，其基本原理是将电能转换成热能，并将能量以热能形式存储起来，需要时再将热能释放出来。目前主要以热源的方式应用于供暖、少量应用与工业热源等领域，是目前国家大力倡导的“电蓄热”、“风电清洁供暖”和电网“移峰填谷”等项目最重要的技术支撑。目前电热储能技术比较成熟，其产品已开始得到应用，并逐渐开始向大型化、智能化方向发展，与其他储能方式相比，其单位体积储能的体积密度高、单位能量(按每千瓦时折算)储能成本低廉，存在的问题是只能以热源的方式加以应用，因受应用方式的制约，导致其应用面和使用范围较窄。
[0005]如果能将电热储能设备所存储的热能再转化成电能加以应用，无疑会极大的扩展电热储能技术的应用范围，为电储能技术的应用提供了一种新的方法，也为实现电能的低成本存储提供一条有效的途径。对电网“移峰填谷”、加快分布式发电及微电网的建设和可再生能源的发展起到积极的促进作用。
【发明内容】
[0006]发明目的
[0007]本实用新型提供一种电热储能发电装置，其目的是解决以往的电热储能装置只能作为热源提供热能，因受应用方式的制约，导致其应用面和使用范围较窄的问题，为电储能技术的应用及低成本存储电能提供了一种新的方法。
[0008]技术方案
[0009]一种电热储能发电装置，其特征在于:该装置由电热储能子系统和郎肯循环发电子系统两个部分构成，电热储能子系统连接郎肯循环发电子系统。
[0010]电热储能子系统主要由电源开关、加热储热室、换热介质循环泵和换热器构成；加热储热室内包含有电加热元件和储热体，电源开关连接设置在储热体上的电加热元件；加热储热室连接换热器，换热器连接换热介质循环泵，换热介质循环泵连接加热储热室，并通过换热介质构成一个独立的换热循环系统。
[0011]控制器分别连接电源开关、储热体、换热介质循环泵和传感器。
[0012]郎肯循环发电子系统主要由发电机、膨胀动力机、回热器、冷却器、工作介质泵及工作介质构成；膨胀动力机分别连接发生器、发电机和回热器，回热器连接冷却器的入口端，冷却器的出口端通过回热器连接发生器，发生器连接换热器；冷却器的出口端与回热器之间设有工作介质泵；换热器、发生器和载热介质及载热介质循环泵构成载热介质循环系统，电热储能子系统和郎肯循环发电子系统通过发生器连接起来。
[0013]郎肯循环发电子系统主要由发电机、膨胀动力机、回热器、冷却器、工作介质泵及工作介质和换热器构成，换热器中的一条介质流道作为郎肯循环发电子系统中的工作介质流道的两端直接连接膨胀动力机和回热器，成为郎肯循环的组成部分，换热器替代发生器直接加热工作介质；膨胀动力机分别连接发电机和回热器，回热器连接冷却器工作介质流道的入口端，其出口端通过回热器连接换热器；冷却器的工作介质流道出口端与回热器之间设有工作介质泵。
[0014]换热介质为空气时采用循环风机代替换热介质循环泵。
[0015]郎肯循环发电子系统的工作介质是无机介质、有机介质或二者的混合物。
[0016]电热储能子系统和郎肯循环发电子系统安装在一个外壳内，或分别单独安装。
[0017]优点及效果
[0018]本实用新型是一种电热储能发电装置，具有以下优点:
[0019]本实用新型充分利用电热储能技术和郎肯循环发电技术这两项技术，通过系统技术集成将电热储能技术和郎肯循环发电技术有机结合，很好地解决了现有电热储能技术及类似技术产品中只是简单的作为热源使用，产品用途单一，适用范围较窄的问题，极大地拓宽了电热储能技术和郎肯循环发电技术的应用领域，更重要的是为低成本的解决电能存储问题提供了一条有效的途径。可以更好地发挥目前电网及电力电源设备和电热储能设备两方面的效力和作用，可以更充分地发挥电热储能技术和郎肯循环发电技术在可再生能源发电、清洁能源应用、电网“移峰填谷”和大气污染治理等方面的作用。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型一种实施方式示意图；
[0021]图2是本实用新型另一种实施方式示意图。
[0022]附图标记说明:
[0023]1.电源开关；2.电加热元件；3.储热体；4.换热介质循环泵；5.换热器；6.发电机；7.膨胀动力机；8.回热器；9.冷却器；10.工作介质泵；11.发生器；12.冷却水；13.工作介质；14.载热介质；15.加热储热室；16.载热介质泵；17.换热介质；18.传感器。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本实用新型做进一步的说明:
[0025]本实用新型提供一种电热储能发电装置，通过电热储能子系统将电能转换成热能并将热能存储起来，需要时再将热能通过郎肯循环发电子系统转换成电能应用的电热储能发电装置。可充分发挥电热储能技术和郎肯循环发电技术对电网“移峰填谷”的作用，对加快分布式发电及微电网的建设和可再生能源的发展起到积极的促进作用。
[0026]本实用新型涉及一种电热储能发电装置，该装置由电热储能子系统和郎肯循环发电子系统两个部分构成，电热储能子系统连接郎肯循环发电子系统。
[0027]电热储能子系统主要由电源开关1、加热储热室15、换热介质循环泵4和换热器5构成；加热储热室15内包含有电加热元件2和储热体3，电源开关I连接设置在储热体3上的电加热元件2 ;加热储热室15连接换热器5，换热器5连接换热介质循环泵4，换热介质循环泵4连接加热储热室15，并通过换热介质17构成一个独立的换热循环系统。
[0028]控制器分别连接电源开关1、储热体3、换热介质循环泵(风机)4和传感器18。发电时工作介质13的压力、温度的控制方法是由传感器18实时在线检测，经控制器调整换热介质循环泵(风机)4的转速以调整换热介质流量来实现的。
[0029]如图1中所示，郎肯循环发电子系统主要由发电机6、膨胀动力机7、回热器8、冷却器9、工作介质泵10、及工作介质13构成；膨胀动力机7分别连接发生器11、发电机6和回热器8，回热器8连接冷却器9的入口端，冷却器9的工作介质流道出口端通过回热器8连接发生器11，发生器11连接换热器5 ;冷却器9的工作介质流道出口端与回热器8之间设有工作介质泵10 ;换热器5、发生器11和载热介质14及载热介质循环泵16构成载热介质循环系统，电热储能子系统和郎肯循环发电子系统通过发生器11及载热介质循环系统连接起来。发电原理是膨胀动力机7、回热器8、冷却器9、工作介质泵10、及工作介质13构成一个独立的郎肯循环工作系统，工作介质13被发生器11加热后驱动膨胀动力机7旋转带动发电机6发电。
[0030]如图2中所示，郎肯循环发电子系统主要由发电机6、膨胀动力机7、回热器8、冷却器9、工作介质泵10、及工作介质13构成；换热器5中的一条介质流道作为郎肯循环发电子系统中的工作介质流道直接连接膨胀动力机7和回热器8，成为郎肯循环的组成部分，换热器5替代发生器直接加热工作介质；膨胀动力机7分别连接发电机6和回热器8，回热器8连接冷却器9的工作介质流道的入口端，冷却器9工作介质流道的出口端通过回热器8连接换热器5 ;冷却器9的工作介质流道的出口端与回热器8之间设有工作介质泵10。
[0031]冷却器9内通有冷却水12。
[0032]电热储能发电装置中的电热储能子系统的换热介质为空气时采用循环风机代替换热介质循环泵4。郎肯循环发电子系统的工作介质可以是无机介质、有机介质或二者的混合物。
[0033]整个电热储能发电装置可以由一套控制器控制，也可以根据需要由两台控制器分别控制电热储能子系统和郎肯循环发电子系统。
[0034]整个装置对外输出时可同时提供的热能和电能，也可以分别或分时段提供热能和电能，应用灵活。
[0035]本实用新型的基本原理如下:
[0036]通过电热储能子系统将电能转换成热能并将热能存储起来，需要时再将热能通过郎肯循环发电子系统转换成电能应用的电热储能发电系统。
[0037]电热储能子系统将电能转化成热能，并将能量以热能的形式存储起来，发电时通过换热器将电热储能子系统中所存储的热能释放出来，并加热郎肯循环发电子系统中的工作介质，工作介质被加热气化并达到一定的温度和压力后，驱动膨胀动力机工作并带动发电机发电。
[0038]发电子系统的工作原理采用郎肯循环发电原理，发电时膨胀机动力机工作所需要的能量由电热储能子系统经工作介质提供。
[0039]电热储能子系统中的换热器热可作为郎肯循环发电子系统中的发生器直接连接膨胀动力机，既换热器直接加热工作介质驱动膨胀动力机带动发电机发电；也可以是电热储能子系统中的换热器先连接郎肯循环发电子系统中的发生器，发生器再连接膨胀机，既换热器先加热载热介质，载热介质经发生器再加热工作介质，工作介质再驱动膨胀动力机带动发电机工作。
[0040]电热储能子系统和郎肯发电子系统这两个部分可以是安装在一个外壳内，也可以分别安装。
[0041]实施例1
[0042]电热储能子系统主要是由电源开关1、加热储热室15、换热器5、换热介质循环泵4(空气作为循环介质时采用风机)构成，加热储热室包含有电加热元件2和储热体3，加热储热室15、换热器5和换热介质17及换热介质循环泵4构成一个独立的换热循环系统。其工作工程原理是:电源开关I连接电加热元件2，电加热元件2发热将电能转换成热能，储热体3将热能储存起来，当需要热能输出时，换热换热介质循环泵4工作，驱动换热介质循环将储热体储存的热能经换热器5换热，由载热介质14将热能输出释放出来。
[0043]郎肯循环发电子系统工作原理如图1所示，主要是由膨胀动力机7、回热器8、冷却器9、工作介质泵10、发生器11、冷却水12、工作介质13所构成的一个独立的郎肯循环系统，再加上发电机6就构成了郎肯循环发电子系统。其工作过程是:首先工作介质泵10工作带动工作介质13循环，载热介质14经发生器11将工作介质13加热、气化并达到一定的压力和温度，驱动膨胀动力机7旋转，膨胀动力机带动发电机6发电，经膨胀机做功后的工作介质经回热器8和冷却器9，经冷却水12冷却后再经工作介质泵10进入下一个工作循环。
[0044]本方案的特点是电热储能子系统中的换热器5和郎肯循环发电子系统中的发生器11以及载热介质14和载热介质泵16 (设置在换热器5与发生器11之间)共同组成一个密闭的载热介质循环系统，两个子系统通过发生器11及载热介质循环系统相连接。
[0045]电热储能子系统所存储的热能通过该系统的载热介质释放出来，并经发生器11加热郎肯循环发电子系统的工作介质13以驱动膨胀动力机7带动发电机6发电。
[0046]实施例2
[0047]与实施例1的构成、工作原理基本相同，所不同的是电热储能发电子系统的换热器5同时起到郎肯循环发电子系统中的发生器(实施例1中的发生器11)的作用，电热储能子系统所存储的热能，在换热介质循环泵4 (空气为介质时采用风机)驱动下，经换热器5直接加热郎肯循环发电子系统中的工作介质13，驱动膨胀动力机7转动工作带动发电机6发电。
[0048]实施例2的特点是通过将换热器5中其中的一条介质流道作为郎肯循环系统中工作介质流道直接连接膨胀动力机7和回热器8，使换热器5既是电热储能子系统的一部分，同时成为郎肯循环系统的组成部分，换热器5可替代发生器直接加热工作介质。
【权利要求】
1.一种电热储能发电装置，其特征在于:该装置由电热储能子系统和郎肯循环发电子系统两个部分构成，电热储能子系统连接郎肯循环发电子系统；电热储能子系统主要由电源开关(I)、加热储热室(15)、换热介质循环泵(4)和换热器(5)构成；加热储热室(15)内包含有电加热元件(2 )和储热体(3 )，电源开关(I)连接设置在储热体(3 )上的电加热元件(2 );加热储热室(15 )连接换热器(5 )，换热器(5 )连接换热介质循环泵(4)，换热介质循环泵(4)连接加热储热室(15)，并通过换热介质(17)构成一个独立的换热循环系统。2.根据权利要求1所述的电热储能发电装置，其特征在于:控制器分别连接电源开关(I)、储热体(3)、换热介质循环泵(4)和传感器(18)。3.根据权利要求1所述的电热储能发电装置，其特征在于:郎肯循环发电子系统主要由发电机(6)、膨胀动力机(7)、回热器(8)、冷却器(9)、工作介质泵(10)及工作介质(13)构成；膨胀动力机(7)分别连接发生器(11)、发电机(6)和回热器(8)，回热器(8)连接冷却器(9)的入口端，冷却器(9)的出口端通过回热器(8)连接发生器(11)，发生器(11)连接换热器(5);冷却器(9)的出口端与回热器(8)之间设有工作介质泵(10);换热器(5)、发生器(II)和载热介质(14)及载热介质循环泵(16)构成载热介质循环系统，电热储能子系统和郎肯循环发电子系统通过发生器(11)连接起来。4.根据权利要求1所述的电热储能发电装置，其特征在于:郎肯循环发电子系统主要由发电机(6)、膨胀动力机(7)、回热器(8)、冷却器(9)、工作介质泵(10)及工作介质(13)和换热器(5)构成，换热器(5)中的一条介质流道作为郎肯循环发电子系统中的工作介质流道其两端直接连接膨胀动力机(7)和回热器(8)，成为郎肯循环的组成部分，换热器(5)替代发生器(11)直接加热工作介质；膨胀动力机(7)分别连接发电机(6)和回热器(8)，回热器(8 )连接冷却器(9 )工作介质流道的入口端，其出口端通过回热器(8 )连接换热器(5 );冷却器(9)的工作介质流道出口端与回热器(8)之间设有工作介质泵(10)。5.根据权利要求1或2所述的电热储能发电装置，其特征在于:换热介质为空气时采用循环风机代替换热介质循环泵(4)。6.根据权利要求1所述的电热储能发电装置，其特征在于:电热储能子系统和郎肯循环发电子系统安装在一个外壳内，或分别单独安装。
【文档编号】F01K27-00GK204267118SQ201420661539
【发明者】廖滨, 郑雪辉 [申请人]辽宁中联能源科技有限公司