基于风电储热和太阳能发电的高压蒸汽供应综合能源系统

1.本发明涉及热泵节能技术领域，特别涉及一种基于风电储热和太阳能发电的高压蒸汽供应综合能源系统。


背景技术：

2.蒸汽锅炉可以提供高温高压蒸汽，被广泛用于工业和日常生活的各个工艺流程中。现有的锅炉主要是燃煤锅炉、燃气锅炉等燃料锅炉，或是电热锅炉。燃煤锅炉在运行过程中将产生大量污染。即使是更清洁的燃气锅炉，它们也会在燃烧过程中排放大量的二氧化碳。而且，燃气锅炉的也面临着“气荒”。电热锅炉可以直接将电能转化为热能用于生成蒸汽，与燃料锅炉相比，电热锅炉不仅具有环保性，还具有更为灵活的调节能力。然而就能量转化效率而言，电热锅炉的电热转化效率低于1，及一份电能只能转化不到一份热能，会导致电能消耗量巨大，使用成本上升，同时对于国家电网的负荷冲击较大，如果大规模的使用电锅炉产生蒸汽，将会需要针对电网进行升级，投入成本巨大。
3.采用类似于热泵蒸汽系统等创新节能技术的锅炉能够很大的提升能效比。但是对热源条件以及环境依赖性强；运行不稳定，性能较差；系统使用方式有限；运行耗电量大，峰电时运行成本高；储能物质材料价格昂贵，更换成本大等。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于风电储热和太阳能发电的高压蒸汽供应综合能源系统，该系统包括热泵储热系统，一级闪蒸供汽系统、二级闪蒸供汽系统、回水系统、供热系统和供电系统。在夜晚城市用电的低谷期，通过热泵循环装置实现一级加热，通过加热装置实现二级加热储存热能。通过闪蒸和蒸汽压缩的方式来产生高温高压蒸汽，避免直接使用电锅炉的巨大耗电量。水工质价格便宜，使用成本低，并对水箱无腐蚀，有效地避免了熔盐储热的高额使用成本。通过多级闪蒸并耦合水蒸气压缩机的方式可以满足多种高温高压蒸汽的需求。通过供热系统为用户提供高温高压液态水工质。通过太阳能供电系统、风能供电系统和一级闪蒸系统为其它设备储存电能。
5.为实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：
6.根据本发明的一个方面，提供了一种基于风电储热和太阳能发电的高压蒸汽供应综合能源系统。所述基于风电储热和太阳能发电的高压蒸汽供应综合能源系统包括热泵储热系统、一级闪蒸供汽系统、二级闪蒸供汽系统、回水系统、供热系统和供电系统。
7.热泵储热系统，通过第一级加热和第二级加热以将引入其中的水工质加热加压以生成第一高温高压液态水工质；
8.一级闪蒸供汽系统，连通所述热泵储热系统，用于将从所述热泵储热系统引入的所述第一高温高压液态水工质降压闪蒸以生成第一高温高压蒸汽和第二高温高压液态水工质，将所述第一高温高压蒸汽进行膨胀发电，或者将所述第一高温高压蒸汽降温降压后引出到用户端；
9.二级闪蒸供汽系统，连通所述一级闪蒸供汽系统，用于将从所述一级闪蒸供汽系统引入的所述第二高温高压液态水工质降压闪蒸以生成第二高温高压蒸汽和第三高温高压液态水工质，将所述第二高温高压蒸汽引出到用户端，或者将所述第二高温高压蒸汽加热加压后的第一高温高压蒸汽引出到用户端；以及
10.回水系统，将所述一级闪蒸供汽系统和所述二级闪蒸供汽系统分别连通所述热泵储热系统，用于将所述一级闪蒸供汽系统中的所述第二高温高压液态水工质或所述二级闪蒸供汽系统中的所述第三高温高压液态水工质引回到所述热泵储热系统；
11.供热系统，用于将所述二级闪蒸供汽系统的所述第三高温高压液态水工质引出到用户端；以及
12.供电系统，包括太阳能供电系统、风能供电系统以及蓄电池，其中，所述太阳能供电系统、所述风能供电系统所述一级闪蒸供汽系统的膨胀发电存储到所述蓄电池。
13.根据本发明的一实施方式，其中，所述热泵储热系统包括：储热水箱、补水装置、热泵循环装置和加热装置。所述补水装置连通所述储热水箱，用于为所述储热水箱补充水工质；热泵循环装置，部分位于所述储热水箱内，用于为所述储热水箱内的水工质进行第一级加热；以及加热装置，所述加热装置设置在所述储热水箱内，用于为所述储热水箱内的水工质进行第二级加热以生成第一高温高压液态水工质。
14.根据本发明的一实施方式，所述补水装置包括：储热补水泵、储热补水管、第一截止阀和储热进水管，其中，所述储热补水管穿过储热预热器连通储热进水管，且二者一起连通所述储热补水泵和所述储热水箱，所述第一截止阀安装于所述储热补水泵外侧的进水管上；以及
15.所述热泵循环装置包括：依次首尾连通的储热热泵回液管、储热热泵出液管、储热热泵进液管、储热热泵蒸发器、储热热泵蒸发管、储热热泵压缩机、储热热泵排气管和储热热泵冷凝管，且储热热泵膨胀阀设置在所述储热热泵进液管上；
16.其中，所述储热热泵回液管穿过所述储热预热器且连通所述储热热泵出液管，所述储热预热器用于预热流经所述储热补水管的水工质，所述储热热泵蒸发器用于从空气中取热，所述储热热泵冷凝管设置于所述储热水箱中，用于为所述水工质加热以完成第一级加热。
17.根据本发明的一实施方式，其中，所述一级闪蒸供汽系统包括：
18.一级闪蒸罐，所述一级闪蒸罐用于生成第一高温高压蒸汽和第二高温高压液态水工质；
19.一级引水装置，所述一级引水装置连通所述储热水箱和所述一级闪蒸罐；
20.发电供气装置，所述发电供气装置将所述一级闪蒸罐分别连通所述蓄电池或用户端，用于将所述第一高温高压蒸汽膨胀发电存储到所述蓄电池，且将所述第一高温高压蒸汽降温降压引出到用户端；以及
21.一级排水装置，连通一级闪蒸罐的底部。
22.根据本发明的一实施方式，其中，所述一级引水装置包括：
23.一级闪蒸循环管，所述一级闪蒸循环管连通所述储热水箱和所述一级闪蒸罐；
24.一级闪蒸循环泵和一级闪蒸减压阀，依次设置在所述一级闪蒸循环管上；
25.一级闪蒸第一截止阀，设置在所述储热水箱和所述一级闪蒸循环泵之间的所述一
级闪蒸循环管上；
26.一级闪蒸第二截止阀，设置在所述一级闪蒸减压阀和所述一级闪蒸罐之间的所述一级闪蒸循环管上；以及
27.一级闪蒸雾化喷嘴，设置于所述一级闪蒸循环管的末端，且位于所述一级闪蒸罐内；
28.其中，通过打开所述一级闪蒸第一截止阀和一级闪蒸第二截止阀并调整所述一级闪蒸减压阀的开度，所述一级闪蒸循环泵将所述第一高温高压液态水工质通过所述一级闪蒸雾化喷嘴送入所述一级闪蒸罐；以及
29.所述一级排水装置包括：连通所述一级闪蒸罐的底部的一级闪蒸排水管和设置在所述一级闪蒸排水管上的一级闪蒸第三截止阀。
30.根据本发明的一实施方式，其中，所述发电供气装置包括：一级闪蒸进气管、一级闪蒸膨胀机、一级闪蒸排气管、一级闪蒸第四截止阀、第三电线和第三开关；
31.其中，所述一级闪蒸第四截止阀设置在所述一级闪蒸进气管上，所述一级闪蒸进气管连通所述一级闪蒸罐和所述一级闪蒸膨胀机，所述一级闪蒸膨胀机通过第三电线和第三开关连通所述蓄电池。
32.根据本发明的一实施方式，其中，所述二级闪蒸供汽系统包括：
33.二级闪蒸罐，用于生成第二高温高压蒸汽和第三高温高压液态水工质；
34.二级引水装置，所述二级引水装置连通所述一级闪蒸罐和所述二级闪蒸罐；
35.第三供气装置，所述第三供气装置连通所述二级闪蒸罐，用于将所述第二高温高压蒸汽引出到用户端；
36.第四供气装置，所述第四供气装置连通所述二级闪蒸罐，用于将所述第二高温高压蒸汽加热加压生成第一高温高压蒸汽，并引出到用户端；以及
37.二级排水装置，所述二级排水装置连通所述二级闪蒸罐的底部。
38.根据本发明的一实施方式，其中，所述二级引水装置包括：
39.二级闪蒸循环管，所述二级闪蒸循环管连通所述一级闪蒸罐和所述二级闪蒸罐；
40.二级闪蒸循环泵和二级闪蒸减压阀，依次设置在所述二级闪蒸循环管上；
41.二级闪蒸第一截止阀，设置在所述一级闪蒸罐和所述二级闪蒸循环泵之间的所述二级闪蒸循环管上；
42.二级闪蒸第二截止阀，设置在所述二级闪蒸减压阀和所述二级闪蒸罐之间的所述二级闪蒸循环管上；以及
43.二级闪蒸雾化喷嘴，设置于所述二级闪蒸循环管的末端，且位于所述二级闪蒸罐内；
44.其中，通过打开所述二级闪蒸第一截止阀和二级闪蒸第二截止阀并调整所述二级闪蒸减压阀的开度，所述二级闪蒸循环泵将所述第二高温高压液态水工质通过所述二级闪蒸雾化喷嘴送入所述二级闪蒸罐；以及
45.所述二级排水装置包括：连通所述二级闪蒸罐的底部的二级闪蒸排水管和设置在所述二级闪蒸排水管上的二级闪蒸第三截止阀。
46.根据本发明的一实施方式，其中，所述第三供气装置包括：
47.依次连通的二级闪蒸进气管、二级闪蒸排气旁通管和二级闪蒸排气管以及
48.二级闪蒸第五截止阀，设置在所述二级闪蒸排气旁通管上；
49.所述第四供气装置包括：
50.二级闪蒸水蒸气压缩机，通过所述二级闪蒸进气管连通所述二级闪蒸罐，所述二级闪蒸排气管连通所述二级闪蒸水蒸气压缩机；
51.二级闪蒸第四截止阀，设置在所述二级闪蒸进气管上；
52.二级闪蒸补水管，连通所述二级闪蒸水蒸气压缩机；
53.二级闪蒸第六截止阀和二级闪蒸补水泵，设置在所述二级闪蒸补水管上，用于为所述二级闪蒸水蒸气压缩机补充水工质；
54.其中，所述第三供气装置用于供给第二高温高压蒸汽，所述第四供气装置用于供给第一高温高压蒸汽，所述二级闪蒸第五截止阀和所述二级闪蒸第四截止阀用于控制所述第二高温高压蒸汽流向所述第三供气装置或者所述第四供气装置。
55.根据本发明的一实施方式，其中，回水系统包括：
56.第一回水管，连通所述二级闪蒸罐和所述储热水箱；
57.第二回水管，连通所述一级闪蒸罐和所述第一回水管；
58.回水循环泵，设置在所述第一回水管上；
59.第二截止阀，设置在所述第二回水管上；
60.第三截止阀，设置在所述二级闪蒸罐和所述回水循环泵之间的所述第一回水管上；
61.第四截止阀，设置在所述回水循环泵和所述储热水箱之间的所述第一回水管上。
62.根据本发明的一实施方式，其中，所述供热系统包括：
63.供热管，连通所述二级闪蒸罐和用户端；
64.供热水泵，设置在所述供热管上，用于将所述二级闪蒸罐中的第三高温高压液态水工质引出到用户端；
65.第五截止阀，设置在所述供热水泵和所述用户端之间的所述供热管上；以及
66.第六截止阀，设置在所述二级闪蒸罐和所述供热水泵之间的所述供热管上。
67.根据本发明的一实施方式，其中，所述太阳能供电系统包括：太阳能发电板、第一电线和第一开关，其中，所述太阳能发电板通过所述第一电线和所述第一开关电连接所述蓄电池；
68.所述风能供电系统包括：风力发电机、第二电线和第二开关，其中，所述风力发电机通过所述第二电线和所述第二开关电连接所述蓄电池；
69.其中，所述蓄电池通过第四开关、第六开关和第五电线电连接所述二级闪蒸水蒸气压缩机；
70.所述蓄电池通过第四开关、第五开关、第四电线电连接所述加热装置；
71.所述蓄电池电连接所述储热热泵压缩机。
72.本发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：
73.本发明的基于风电储热和太阳能发电的高压蒸汽供应综合能源系统包括热泵储热系统、一级闪蒸供汽系统、二级闪蒸供汽系统、回水系统、供热系统和供电系统。热泵储热系统在夜晚城市用电的低谷期通过热泵循环装置实现一级加热，通过加热装置实现二级加热储存热能。一级闪蒸供汽系统连通所述热泵储热系统用于将从所述热泵储热系统引入的
所述第一高温高压液态水工质降压闪蒸以生成第一高温高压蒸汽和第二高温高压液态水工质，将所述第一高温高压蒸汽进行膨胀发电存储在蓄电池中，或者将所述第一高温高压蒸汽降温降压后引出到用户端。二级闪蒸供汽系统连通所述一级闪蒸供汽系统，用于将从所述一级闪蒸供汽系统引入的所述第二高温高压液态水工质降压闪蒸以生成第二高温高压蒸汽和第三高温高压液态水工质，将所述第二高温高压蒸汽引出到用户端，或者将所述第二高温高压蒸汽加热加压后的第一高温高压蒸汽引出到用户端。回水系统连通所述一级闪蒸供汽系统、二级闪蒸供汽系统和所述热泵储热系统用于将所述一级闪蒸供汽系统和二级闪蒸供汽系统中的剩余的高温高压液态水工质引回到所述热泵储热系统。供热系统用于将所述二级闪蒸供汽系统的所述第三高温高压液态水工质引出到用户端。供电系统将太阳能供电系统、所述风能供电系统、所述一级闪蒸供汽系统的膨胀发电存储到所述蓄电池中。
74.1.在夜晚城市用电的低谷期，通过热泵循环装置和电加热的方式储存热能，有效地解决了应用生产场地对热源的依赖，在众多的无热源的应用场景下也可以直接使用。
75.2.在夜晚城市用电的低谷期，通过电加热的方式储存大量的高温热能，并通过闪蒸和蒸汽压缩的方式来产生高温高压蒸汽，避免直接使用电锅炉的巨大耗电量，以及在峰谷电下，供电高峰期的高额电价和电锅炉的运行成本，降低设备的运行成本，提高蒸汽产生的经济性。
76.3.通过使用200℃以上的高温高压热水进行储热，水工质价格便宜，使用成本低，并对水箱无腐蚀，有效地避免了熔盐储热的高额使用成本。
77.4.通过直将200℃以上的高温高压热水进行闪蒸的方式，来产生高温高压蒸汽，有效地避免熔盐储热需要的换热温度和换热系统，提高了换热效率也降低了设备成本。
78.5.通过闪蒸并耦合水蒸气压缩机的方式，不仅可以满足200℃以上的高温高压蒸汽的需求，也可以满足100-200℃的中温中压蒸汽的需求，可以满足几乎工业供热所有范围内的蒸汽需求。
79.6.同时膨胀机发电系统，在供应蒸汽的同时还可以提供一定的电能，既可以供应电能又可以供应热量，进一步的降低了系统的整体能耗，和运行成本。
80.同时系统中配备了供应热水的功能，进一步的拓展了可用范围，可以满足更多地用户需求。
81.同时系统中耦合太阳能发电板和风力发电机，不仅可以使用清洁的太阳能和风能进行发电，供给白天的水蒸气压缩机工作使用，还可以储存在蓄电池中供夜晚热泵压缩机和电加热器使用，有效地使用了清洁的太阳能和风能，降低整体的系统能耗。
附图说明
82.通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
83.图1是根据一示例性实施方式示出的一种基于风电储热和太阳能发电的高压蒸汽供应综合能源系统的示意图。
84.其中，附图标记说明如下：
85.1、热泵储热系统；11、储热水箱；
86.12、补水装置；121、储热补水泵；122、储热补水管；123、第一截止阀；124、储热进水
管；
87.13、热泵循环装置；131、储热热泵回液管；132、储热热泵出液管；133、储热热泵进液管；134、储热热泵蒸发器；135、储热热泵蒸发管；136、储热热泵压缩机；137、储热热泵排气管；138、储热热泵冷凝管；139、储热热泵膨胀阀；
88.14、加热装置；15、储热预热器；
89.2、一级闪蒸供汽系统；21、一级闪蒸罐；
90.22、一级引水装置；221、一级闪蒸循环管；222、一级闪蒸循环泵；223、一级闪蒸减压阀；224、一级闪蒸第一截止阀；225、一级闪蒸第二截止阀；226、一级闪蒸雾化喷嘴；
91.23、发电供气装置；231、一级闪蒸进气管；232、一级闪蒸膨胀机；233、一级闪蒸排气管；234、一级闪蒸第四截止阀；235、第三电线；236、第三开关；
92.24、一级排水装置；241、一级闪蒸排水管；242、一级闪蒸第三截止阀；
93.3、二级闪蒸供汽系统；31、二级闪蒸罐；
94.32、二级引水装置；321、二级闪蒸循环管；322、二级闪蒸循环泵；323、二级闪蒸减压阀；324、二级闪蒸第一截止阀；325、二级闪蒸第二截止阀；326、二级闪蒸雾化喷嘴；
95.33、第三供气装置；331、二级闪蒸进气管；332、二级闪蒸排气旁通管；333、二级闪蒸排气管；334、二级闪蒸第五截止阀；
96.34、第四供气装置；341、二级闪蒸水蒸气压缩机；342、二级闪蒸补水管；343、二级闪蒸第六截止阀；344、二级闪蒸补水泵；345、二级闪蒸第四截止阀；
97.35、二级排水装置；351、二级闪蒸排水管；352、二级闪蒸第三截止阀；
98.4、回水系统；41、第一回水管；42、第二回水管；43、回水循环泵；44、第二截止阀；45、第三截止阀；46、第四截止阀；
99.5、供热系统；51、供热管；52、供热水泵；53、第五截止阀；54、第六截止阀；
100.6、供电系统；
101.61、太阳能供电系统；611、太阳能发电板；612、第一电线；613、第一开关；
102.62、风能供电系统；621、风力发电机；622、第二电线；623、第二开关；
103.63、蓄电池；64、第四开关；65、第六开关；66、第五电线；67、第五开关；68、第四电线。
具体实施方式
104.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
105.用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
106.如图1所示，图1示出了本发明提供的一种基于风电储热和太阳能发电的高压蒸汽供应综合能源系统的示意图。
107.本发明实施例的基于风电储热和太阳能发电的高压蒸汽供应综合能源系统包括
热泵储热系统1、一级闪蒸供汽系统2、二级闪蒸供汽系统3、回水系统4、供热系统5和供电系统6。热泵储热系统1通过第一级加热和第二级加热以将引入其中的水工质加热加压以生成第一高温高压液态水工质；一级闪蒸供汽系统2，连通热泵储热系统1，用于将从热泵储热系统1引入的第一高温高压液态水工质降压闪蒸以生成第一高温高压蒸汽和第二高温高压液态水工质，将第一高温高压蒸汽进行膨胀发电，或者将第一高温高压蒸汽降温降压后引出到用户端；
108.二级闪蒸供汽系统3连通所述一级闪蒸供汽系统2，用于将从一级闪蒸供汽系统2引入的第二高温高压液态水工质降压闪蒸以生成第二高温高压蒸汽和第三高温高压液态水工质，将第二高温高压蒸汽引出到用户端，或者将第二高温高压蒸汽加热加压后的第一高温高压蒸汽引出到用户端；以及
109.回水系统4将一级闪蒸供汽系统2和二级闪蒸供汽系统3分别连通热泵储热系统1，用于将一级闪蒸供汽系统2中的第二高温高压液态水工质或二级闪蒸供汽系统3中的第三高温高压液态水工质引回到热泵储热系统1；
110.供热系统5用于将二级闪蒸供汽系统3的第三高温高压液态水工质引出到用户端；以及
111.供电系统6包括太阳能供电系统61、风能供电系统62以及蓄电池63，其中，太阳能供电系统61、风能供电系统62、一级闪蒸供汽系统2的膨胀发电存储到蓄电池63。
112.其中，热泵储热系统1在夜晚城市用电的低谷期，通过两级加热的方式生成第一高温高压液态水工质从而储存热能，有效地解决了应用生产场地对热源的依赖，在众多的无热源的应用场景下也可以直接使用。一级闪蒸供汽系统2和二级闪蒸供汽系统3都可以通过闪蒸和蒸汽压缩的方式来产生高温高压蒸汽，避免直接使用电锅炉的巨大耗电量。并且能够产生多种高温高压蒸汽供客户端使用。回水系统4能够将一级闪蒸供汽系统2和二级闪蒸供汽系统3剩余的高温高压水工质引回到热泵储热系统1循环加热使用。供热系统5实现了将二级闪蒸供汽系统3的第三高温高压液态水工质供应给用户使用。供电系统6的太阳能供电系统61和风能供电系统62均能够在条件许可时进行发电并储备在蓄电池63中以供整个设备使用。
113.在本发明的一个优选实施例中，热泵储热系统1包括：储热水箱11、补水装置12、热泵循环装置13和加热装置14。补水装置12连通储热水箱11，用于为储热水箱11补充水工质。热泵循环装置13部分位于储热水箱11内，用于为储热水箱11内的水工质进行第一级加热；加热装置14设置在储热水箱11内，用于加热储热水箱11中的水工质并进行第二级加热生成第一高温高压液态水工质；以及排水装置14连通储热水箱11的底部。
114.如图1所示，热泵储热系统1通过储热水箱11储存水工质，并通过热泵循环装置13实现第一级加热，通过加热装置14实现第二级加热从而生成第一高温高压液态水工质。加热装置14可以为电加热器。第一高温高压液态水工质优选为温度为200℃，压力在1.555mpa以上。储热水箱11保存大部分处于液态的该第一高温高压液态水工质。仅有少量以蒸汽形式存在，利用高温高压水工质实现储热。
115.在本发明的一个优选实施例中，补水装置12包括：储热补水泵121、储热水箱排水管122、第一截止阀123和储热进水管124，其中，储热补水管122穿过储热预热器15连通储热进水管124，且二者一起连通储热补水泵121和储热水箱11，第一截止阀123安装于储热补水
泵121外侧的进水管上；以及
116.热泵循环装置13包括：依次首尾连通的储热热泵回液管131、储热热泵出液管132、储热热泵进液管133、储热热泵蒸发器134、储热热泵蒸发管135、储热热泵压缩机136、储热热泵排气管137和储热热泵冷凝管138，且储热热泵膨胀阀139设置在储热热泵进液管133上；
117.其中，储热热泵回液管131穿过储热预热器15且连通储热热泵出液管132，储热预热器15用于预热流经储热补水管122的水工质，储热热泵蒸发器134用于从空气中取热，储热热泵冷凝管138设置于储热水箱11中，用于为水工质加热以完成第一级加热。
118.如图1所示，系统正常工作时，在夜晚谷电时，电价便宜，电负荷充足。打开第一截止阀123，开启储热补水泵121通过储热补水管122将水工质经储热预热器15引入储热水箱11中。保证储热水箱11中存储充足的水工质。
119.热泵工质流经储热热泵回液管131、储热热泵出液管132、储热热泵膨胀阀139、储热热泵进液管133、储热热泵蒸发器134、储热热泵蒸发管135、储热热泵压缩机136、储热热泵排气管137和储热热泵冷凝管138形成一个完整的循环。在储热热泵蒸发器134中实现从空气中取热。在储热热泵冷凝管138中冷凝放热加热储热水箱11中的水工质，将其温度加热到120
°
左右，实现第一级加热。此外，在储热预热器15中从储热补水管122流入储热进水管124的补充水工质通过储热热泵回液管131的热泵工质预热。
120.此外，加热装置14优选为加热器，在夜晚用电底峰时进行对储热水箱11中的水工质进行加热，将其温度加热到200℃以上，相应的压力在1.555mpa以上，并保持其内的水工质大部分以液态形式存在，少量以蒸汽形式存在，实现第二级加热，从而利用高温高压水工质实现储热。
121.在本发明的一个优选实施例中，一级闪蒸供汽系统2包括：一级闪蒸罐21、一级引水装置22、发电供气装置23和一级排水装置24。一级闪蒸罐21用于生成第一高温高压蒸汽和第二高温高压液态水工质；一级引水装置22连通储热水箱11和一级闪蒸罐21；发电供气装置23将一级闪蒸罐21分别连通蓄电池63或用户端，用于将第一高温高压蒸汽膨胀发电存储到蓄电池63，且将第一高温高压蒸汽降温降压引出到用户端；以及一级排水装置25连通一级闪蒸罐21的底部。
122.如图1所示，一级引水装置22将储热水箱11中的温度为200℃，压力在1.555mpa以上的第一高温高压液态水工质引入一级闪蒸罐21，一级闪蒸罐21对其进行降压闪蒸生成第一高温高压蒸汽和第二高温高压液态水工质，且第一高温高压蒸汽优选为饱和蒸汽，第二高温高压液态水工质优选为饱和水工质，且二者均优选为温度180℃，压力1.003mpa左右。发电供气装置23可以将第一高温高压蒸汽膨胀发电并存储在蓄电池63中，还可以将第一高温高压蒸汽降温降压供给用户端使用。
123.在本发明的一个优选实施例中，一级引水装置22包括：一级闪蒸循环管221、一级闪蒸循环泵222、一级闪蒸减压阀223、一级闪蒸第一截止阀224、一级闪蒸第二截止阀225和一级闪蒸雾化喷嘴226。一级闪蒸循环管221连通储热水箱11和一级闪蒸罐21；一级闪蒸循环泵222和一级闪蒸减压阀223依次设置在一级闪蒸循环管221上；一级闪蒸第一截止阀224，设置在储热水箱11和一级闪蒸循环泵222之间的一级闪蒸循环管221上；一级闪蒸第二截止阀225设置在一级闪蒸减压阀223和一级闪蒸罐21之间的一级闪蒸循环管221上；以及
一级闪蒸雾化喷嘴226设置于一级闪蒸循环管221的末端，且位于一级闪蒸罐21内；其中，通过打开一级闪蒸第一截止阀224和一级闪蒸第二截止阀225并调整一级闪蒸减压阀223的开度，一级闪蒸循环泵222将第一高温高压液态水工质通过一级闪蒸雾化喷嘴226送入一级闪蒸罐21；以及一级排水装置24包括：连通一级闪蒸罐21的底部的一级闪蒸排水管241和设置在一级闪蒸排水管241上的一级闪蒸第三截止阀242。
124.如图1所示，一级闪蒸循环管221从储热水箱11的底部向上延伸到一级闪蒸罐21的顶部并进入一级闪蒸罐21内。一级闪蒸第一截止阀224、一级闪蒸第二截止阀225同时打开，开启一级闪蒸循环泵222，调节一级闪蒸减压阀223的开度，将储热水箱11中第一高温高压液态水工质通过一级闪蒸雾化喷嘴226引入一级闪蒸罐21内。一级闪蒸雾化喷嘴226包含多个喷头，可以调节喷洒情况。一级闪蒸排水管241连通一级闪蒸罐21的底部以方便排出一级闪蒸罐21内多余的水工质。
125.在本发明的一个优选实施例中，发电供气装置23包括：一级闪蒸进气管231、一级闪蒸膨胀机232、一级闪蒸排气管233、一级闪蒸第四截止阀234、第三电线235和第三开关236。其中，一级闪蒸第四截止阀234设置在一级闪蒸进气管231上，一级闪蒸进气管231连通一级闪蒸罐21和一级闪蒸膨胀机232，一级闪蒸膨胀机231通过第三电线235和第三开关236连通蓄电池63。
126.如图1所示，打开一级闪蒸第四截止阀234，一级闪蒸罐21内的第一高温高压蒸汽通过一级闪蒸进气管231进入一级闪蒸膨胀机232并在其作用下降温降压通过一级闪蒸排气管233供给用户端使用。一级闪蒸膨胀机232还可以作用于第一高温高压蒸汽进行膨胀发电，从而通过第三电线235和第三开关236存储到蓄电池63中。
127.此外，一级闪蒸膨胀机232还可以用于为储热水箱11中的水工质加压，从而和加热装置14一起，使得储热水箱11中的水工质形成为第一高温高压液态水工质。
128.在本发明的一个优选实施例中，二级闪蒸供汽系统3包括：二级闪蒸罐31、二级引水装置32、第三供气装置33、第四供气装置34和二级排水装置35。二级闪蒸罐31用于生成第二高温高压蒸汽和第三高温高压液态水工质；二级引水装置32连通一级闪蒸罐21和二级闪蒸罐31；第三供气装置33连通二级闪蒸罐31，用于将第二高温高压蒸汽引出到用户端；第四供气装置34连通二级闪蒸罐31，用于将第二高温高压蒸汽加热加压生成第一高温高压蒸汽，并引出到用户端；以及二级排水装置35连通二级闪蒸罐31的底部。
129.如图1所示，二级引水装置32将一级闪蒸罐21中的温度为180℃压力在1.003mpa附近的第二高温高压液态水工质引入二级闪蒸罐31。二级闪蒸罐31对其进行降压闪蒸生成温度在120-160℃压力在0.199-0.618mpa附近第三高温高压蒸汽，同时生成温度在120-160℃压力在0.199-0.618mpa附近的第三高温高压液态水工质。且第三高温高压蒸汽优选为饱和蒸汽，第三高温高压液态水工质优选为饱和水工质。第三供气装置33可以将第三高温高压蒸汽供给用户端使用。第四供气装置34可以对第三高温高压蒸汽压缩形成为第一高温高压蒸汽供给用户端使用。此外，也可以压缩形成为其它高温高压蒸汽。
130.在本发明的一个优选实施例中，二级引水装置32包括二级闪蒸循环管321、二级闪蒸循环泵322、二级闪蒸减压阀323、二级闪蒸第一截止阀324、二级闪蒸第二截止阀325和二级闪蒸雾化喷嘴326。二级闪蒸循环管321连通一级闪蒸罐21和二级闪蒸罐31；二级闪蒸循环泵322和二级闪蒸减压阀323依次设置在二级闪蒸循环管321上；二级闪蒸第一截止阀324
设置在一级闪蒸罐21和二级闪蒸循环泵322之间的二级闪蒸循环管321上；二级闪蒸第二截止阀325，设置在二级闪蒸减压阀323和二级闪蒸罐31之间的二级闪蒸循环管321上；以及二级闪蒸雾化喷嘴326设置于二级闪蒸循环管321的末端，且位于二级闪蒸罐31内；其中，通过打开二级闪蒸第一截止阀324和二级闪蒸第二截止阀325并调整二级闪蒸减压阀323的开度，二级闪蒸循环泵322将第二高温高压液态水工质通过二级闪蒸雾化喷嘴326送入二级闪蒸罐31；以及二级排水装置35包括：连通二级闪蒸罐31的底部的二级闪蒸排水管351和设置在二级闪蒸排水管351上的二级闪蒸第三截止阀352。
131.如图1所示，二级闪蒸循环管321从一级闪蒸罐21的底部向上延伸到二级闪蒸罐31的顶部并进入二级闪蒸罐31内。二级闪蒸第一截止阀324、二级闪蒸第二截止阀325同时打开，开启二级闪蒸循环泵322，调节二级闪蒸减压阀323的开度，将一级闪蒸罐21中第二高温高压液态水工质通过二级闪蒸雾化喷嘴326引入二级闪蒸罐31内。二级闪蒸雾化喷嘴326包含多个喷头，可以调节喷洒情况。二级闪蒸排水管351连通二级闪蒸罐31的底部以方便排出二级闪蒸罐31内多余的水工质。
132.在本发明的一个优选实施例中，第三供气装置包括二级闪蒸进气管331、二级闪蒸排气旁通管332、二级闪蒸排气管333和二级闪蒸第五截止阀334。二级闪蒸进气管331、二级闪蒸排气旁通管332和二级闪蒸排气管333依次连通。二级闪蒸第五截止阀334设置在二级闪蒸排气旁通管332上。第四供气装置34包括二级闪蒸水蒸气压缩机341、二级闪蒸补水管342、二级闪蒸第六截止阀343、二级闪蒸补水泵344和二级闪蒸第四截止阀345。二级闪蒸水蒸气压缩机341通过二级闪蒸进气管331连通二级闪蒸罐31，二级闪蒸排气管333连通二级闪蒸水蒸气压缩机341；二级闪蒸第四截止阀345设置在二级闪蒸进气管331上；二级闪蒸补水管342连通二级闪蒸水蒸气压缩机341；二级闪蒸第六截止阀343和二级闪蒸补水泵344设置在二级闪蒸补水管342上，用于为二级闪蒸水蒸气压缩机341补充水工质；其中，第三供气装置33用于供给第三高温高压蒸汽，第四供气装置44用于供给第一高温高压蒸汽，二级闪蒸第五截止阀334和二级闪蒸第四截止阀345用于控制第三高温高压蒸汽流向第三供气装置33或者第四供气装置34。
133.如图1所示，打开二级闪蒸第五截止阀334且关闭二级闪蒸第四截止阀345，二级闪蒸罐31内的第二高温高压蒸汽通过二级闪蒸进气管331、二级闪蒸排气旁通管332、二级闪蒸排气管333供给用户端使用。
134.打开二级闪蒸第四截止阀345且关闭二级闪蒸第五截止阀334，二级闪蒸罐31内的第二高温高压蒸汽通过二级闪蒸进气管331，经二级闪蒸水蒸气压缩机341加压，并且打开二级闪蒸第六截止阀343，开启二级闪蒸补水泵344，经二级闪蒸补水管342为二级闪蒸水蒸气压缩机341补充水工质，从而生成温度180℃，压力1.003mpa以上的第一高温高压蒸汽，经二级闪蒸排气管333供给用户端使用。且该补水结构降低压缩过程的过热度，保证压缩过程的安全高效。经二级闪蒸水蒸气压缩机341加压的高温高压蒸汽也可以是其它温度和压力的高温高压蒸汽。
135.在本发明的一个优选实施例中，回水系统4包括第一回水管41、第二回水管42、回水循环泵43、第二截止阀44、第三截止阀45和第四截止阀46。第一回水管41连通二级闪蒸罐31和储热水箱11；第二回水管42连通一级闪蒸罐21和第一回水管41；回水循环泵43设置在第一回水管41上；第二截止阀44设置在第二回水管42上，第三截止阀45设置在二级闪蒸罐
31和回水循环泵43之间的第一回水管41上；第四截止阀44设置在回水循环泵43和储热水箱11之间的第一回水管41上。
136.如图1所示，一级闪蒸供汽系统2工作完成后，打开第二截止阀43和第四截止阀45，开启回水循环泵43通过第二回水管42和第一回水管41将一级闪蒸罐21内剩余的水工质回流到储热水箱11。
137.二级闪蒸供汽系统3工作完成后，打开第三截止阀44和第四截止阀45，开启回水循环泵43通过第一回水管41将二级闪蒸罐31内剩余的水工质回流到储热水箱11。
138.在本发明的一个优选实施例中，供热系统5包括：供热管51、供热水泵52、第五截止阀53和第六截止阀54。供热管51连通二级闪蒸罐31和用户端；供热水泵52设置在供热管51上，用于将二级闪蒸罐31中的第三高温高压液态水工质引出到用户端；第五截止阀53设置在供热水泵52和用户端之间的供热管51上；以及第六截止阀54设置在二级闪蒸罐31和供热水泵52之间的供热管51上。
139.如图1所示，供热系统5可以将二级闪蒸罐31中的高温高压的水工质引出到用户端使用。
140.在本发明的一个优选实施例中，太阳能供电系统61包括：太阳能发电板611、第一电线612和第一开关613，其中，太阳能发电板611通过第一电线612和第一开关613电连接蓄电池63；
141.风能供电系统62包括：风力发电机621、第二电线622和第二开关623，其中，风力发电机621通过第二电线622和第二开关623电连接蓄电池63；
142.其中，蓄电池63通过第四开关64、第六开关65和第五电线66电连接二级闪蒸水蒸气压缩机341；
143.蓄电池63通过第四开关64、第五开关67、第四电线68电连接加热装置14；
144.蓄电池63电连接储热热泵压缩机136。
145.如图1所示，供电系统工作时，在太阳能充足时，太阳能供电系统61工作，打开第一开关613，发出的电能，通过第一电线612送入蓄电池63中储存起来；在风能充足时，风能供电系统62工作，打开第二开关623，发出的电能通过第二电线622送入蓄电池63中储存起来；一级闪蒸膨胀机232工作时，打开第三开关236，发出的电能通过第三电线235送入蓄电池63中储存起来；在需要用能时，第四开关64打开，白天时，打开第四开关64和第六开关65，蓄电池63中的电能通过第五电线66送入到二级闪蒸水蒸气压缩机341供压缩使用，夜晚时，打开第四开关64和第五开关67，蓄电池63中的电能通过第四电线68送入到加热装置14中供加热使用，同时还可以供给到储热热泵压缩机136供压缩使用。
146.本发明的基于风电储热和太阳能发电的高压蒸汽供应综合能源系统包括热泵储热系统1、一级闪蒸供汽系统2、二级闪蒸供汽系统3、回水系统4、供热系统5和供电系统6。热泵储热系统1在夜晚城市用电的低谷期通过热泵循环装置13实现一级加热，通过加热装置14实现二级加热储存热能。一级闪蒸供汽系统2连通热泵储热系统1用于将从热泵储热系统1引入的第一高温高压液态水工质降压闪蒸以生成第一高温高压蒸汽和第二高温高压液态水工质，将第一高温高压蒸汽进行膨胀发电存储在蓄电池63中，或者将第一高温高压蒸汽降温降压后引出到用户端。二级闪蒸供汽系统3连通一级闪蒸供汽系统2，用于将从一级闪蒸供汽系统2引入的第二高温高压液态水工质降压闪蒸以生成第二高温高压蒸汽和第三高
温高压液态水工质，将第二高温高压蒸汽引出到用户端，或者将第二高温高压蒸汽加热加压后的第一高温高压蒸汽引出到用户端。回水系统4连通一级闪蒸供汽系统2、二级闪蒸供汽系统3和热泵储热系统1用于将一级闪蒸供汽系统2和二级闪蒸供汽系统3中的剩余的高温高压液态水工质引回到热泵储热系统1。供热系统5用于将二级闪蒸供汽系统3的第三高温高压液态水工质引出到用户端。供电系统6将太阳能供电系统61、风能供电系统62、一级闪蒸供汽系统2的一级闪蒸膨胀机232膨胀发电存储到蓄电池63中。
147.1.在夜晚城市用电的低谷期，通过热泵循环装置13和加热装置14电加热的方式储存热能，有效地解决了应用生产场地对热源的依赖，在众多的无热源的应用场景下也可以直接使用。
148.2.在夜晚城市用电的低谷期，通过电加热的方式储存大量的高温热能，并通过闪蒸和蒸汽压缩的方式来产生高温高压蒸汽，避免直接使用电锅炉的巨大耗电量，以及在峰谷电下，供电高峰期的高额电价和电锅炉的运行成本，降低设备的运行成本，提高蒸汽产生的经济性。
149.3.通过使用200℃以上的高温高压热水进行储热，水工质价格便宜，使用成本低，并对水箱无腐蚀，有效地避免了熔盐储热的高额使用成本。
150.4.通过直将200℃以上的高温高压热水进行闪蒸的方式，来产生高温高压蒸汽，有效地避免熔盐储热需要的换热温度和换热系统，提高了换热效率也降低了设备成本。
151.5.通过闪蒸并耦合水蒸气压缩机的方式，不仅可以满足200℃以上的高温高压蒸汽的需求，也可以满足100-200℃的中温中压蒸汽的需求，可以满足几乎工业供热所有范围内的蒸汽需求。
152.6.同时一级闪蒸膨胀机232发电系统，在供应蒸汽的同时还可以提供一定的电能，既可以供应电能又可以供应热量，进一步的降低了系统的整体能耗，和运行成本。
153.同时系统中配备了供应热水的功能，进一步的拓展了可用范围，可以满足更多地用户需求。
154.同时系统中耦合太阳能发电板611和风力发电机621，不仅可以使用清洁的太阳能和风能进行发电，供给白天的二级闪蒸水蒸气压缩机341工作使用，还可以储存在蓄电池63中供夜晚储热热泵压缩机136和加热装置14使用，有效地使用了清洁的太阳能和风能，降低整体的系统能耗。
155.在本发明实施例中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
156.本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明实施例的限制。
157.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一个优选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。
而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
158.以上仅为本发明实施例的优选实施例而已，并不用于限制本发明实施例，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。