一种蓄冷储能发电系统的制作方法

本发明属于新能源的储能发电，特别涉及一种蓄冷储能发电系统。

背景技术：

1、储能技术对于解决可再生能源的大规模接入和弃风、弃光问题确实至关重要。它能够有效地储存多余的电能，并在需要时释放出来，从而确保可再生能源的稳定供应。在分布式能源、智能电网和能源互联网的发展中，储能技术同样扮演着不可或缺的角色。通过储能，我们可以更灵活地管理和控制电力供应，提高电网的稳定性和可靠性。此外，储能技术对于解决常规电力系统的峰谷调节问题以及提高能源效率、安全性和经济性也具有重要意义。通过储能，我们可以在电力需求较低的时段储存电能，并在需求高峰时释放，从而实现电力的优化配置，降低运营成本。随着绿色能源开始逐步替代全球的电力供应，世界各地都将需要大规模的能源储存，新型二氧化碳储能、压缩空气储能及氢储能等新技术层出不穷。

2、新技术储能中压缩空气储能容量大，单机容量可达百兆瓦级以上，仅次于抽水蓄能，但是储能的压缩空气会被加热从而导致能量的损耗在转换过程，能源的利用效率偏低，至今没有商业化，同时受地理条件的限制大。针对压缩空气储能系统存在的技术与应用瓶颈问题,提出二氧化碳储能的方式，相比于空气，二氧化碳用作介质有一些独特的优势；但是它的成本较高, 主要设备还在研究阶段，还需要大量的研究和开发,才能使其变得更加可行。氢储能的痛点在于氢气成本高、电站造价成本高、能量转换效率低、技术成熟度低,以及制氢-储氢-运氢-发电整个流程较长等诸多因素给氢储能发电应用推广带来了极大挑战。

3、未来，随着储能技术的进一步成熟和成本的降低，它将在能源领域发挥更加重要的作用，为我们的能源供应提供更加安全、稳定和可持续的保障。因此寻找一种新的储能技术方案很有必要。

技术实现思路

1、为实现低成本、高效率的储能，本发明提供一种蓄冷储能发电系统，相比现有技术，结合了蓄冷储能与相变传热，实现等温储热和等温存取热能，提高了储能发电效率，又易于商业实施，具体描述如下：

2、一种蓄冷储能发电系统，包括蓄冷模块、发电模块、中温热源和高温热源；所述蓄冷模块包括压缩机循环系统、低温冷源和冷却塔；所述低温冷源内装有蓄冷介质；所述压缩机循环系统产生的冷量储存在低温冷源的蓄冷介质中，压缩机循环系统工作产生的热量通过冷却塔散到外部；所述低温冷源为发电模块提供冷源，所述中温热源里面装有中温储热介质，所述高温热源里面装有高温储热介质；所述低温热源和高温热源均为发电模块提供热源。

3、进一步地，所述压缩机循环系统包括压缩机、第二低温换热器、第三中温换热器、第十三阀门、制冷介质以及它们之间的连接管路；所述第二低温换热器和第三中温换热器均是双介质逆流热交换器；所述第十三阀门是一个节流阀；所述第二低温换热器、压缩机、第三中温换热器和第十三阀门按照以上顺序通过管道连接起来组成压缩机循环系统；所述低温冷源内装有蓄冷介质，低温冷源的两端与第二低温换热器连通；所述冷却塔与第三中温换热器连通。

4、进一步地，所述蓄冷模块还包括第二低温泵17和第三中温泵20；所述第二低温泵安装在低温冷源与第二低温换热器之间；所述第三中温泵安装在冷却塔与第三中温换热器之间。

5、进一步地，所述发电模块包括储液罐、工质泵、第二中温换热器、高温换热器、高压膨胀机、第一中温换热器、低压膨胀机、第一低温换热器、第一阀门、发电介质、发电机以及它们之间的连接管路；所述第一中温换热器、第二中温换热器、第一低温换热器和高温换热器均为双介质逆流换热器；所述第一阀门是双作用的节流截止阀；所述储液罐、工质泵、第二中温换热器、高温换热器、高压膨胀机、第一中温换热器、低压膨胀机、第一低温换热器以及第一阀门按照以上循序连通起来组成二级发电系统；所述高压膨胀机和低压膨胀机均与发电机电连接。

6、进一步地，，所述低温冷源与第一低温换热器连通，用于冷却第一低温换热器中的发电介质；所述冷却塔与第一中温换热器连通，用于冷却第一中温换热器中的发电介质；所述高温热源与高温换热器连通，用于加热高温换热器中的发电介质；所述中温热源分别与第二中温换热器和第一中温换热器连通，分别用于加热第二中温换热器和第一中温换热器中的发电介质。

7、进一步地，还包括第三阀门，所述第三阀门是双作用的节流截止阀，其安装在第一中温换热器与储液罐之间；这样，所述储液罐、工质泵、第二中温换热器、高温换热器、高压膨胀机、第一中温换热器、第三阀门按照以上循序连通起来组成一级发电系统。

8、进一步地，还包括第一低温泵、第一中温泵、第二中温泵、第四中温泵和高温泵；所述第一低温泵安装在低温冷源与第一低温换热器之间；所述第一中温泵安装在冷却塔与第一中温换热器之间；所述第二中温泵安装在中温热源与第二中温换热器之间；所述第四中温泵安装在中温热源与第一中温换热器之间；所述高温泵安装在高温热源与高温换热器之间。

9、进一步地，所述蓄冷介质是低温的水或水溶液，如氯化盐的水溶液；所述中温储热介质是中温的水；所述高温储热介质是高温高压的水蒸气或者水。

10、进一步地，所述制冷介质是氟利昂、氨或者二氧化碳。

11、进一步地，所述发电介质是氟利昂、氨或者二氧化碳。

12、本发明的蓄冷储能发电系统，蓄冷介质采用低温的水或者水溶液（如氯化盐水溶液），高温储热介质采用的高温高压蒸汽或水，同时中温储热介质采用中温的水，所有的蓄冷、冷却和储热介质均采用廉价且比热容较大的水，不仅效率高还节约成本；在制冷介质和发电介质选择中选择较为稳定，且技术成熟的氟利昂、氨或二氧化碳，增加系统循环的稳定性；这有助于平衡电网负荷，减轻峰电时段的压力。同时该系统能够显著提高能源的利用效率和节约能源消耗，并且可以减少对化石能源的依赖和二氧化碳等温室气体的排放，降低对环境的负面影响。

技术特征：

1.一种蓄冷储能发电系统，其特征在于，包括蓄冷模块、发电模块、中温热源和高温热源；所述蓄冷模块包括压缩机循环系统、低温冷源和冷却塔；所述低温冷源内装有蓄冷介质；所述压缩机循环系统产生的冷量储存在低温冷源的蓄冷介质中，压缩机循环系统工作产生的热量通过冷却塔散到外部；所述低温冷源为发电模块提供冷源，所述中温热源里面装有中温储热介质，所述高温热源里面装有高温储热介质；所述低温热源和高温热源均为发电模块提供热源。

2.根据权利要求1所述的一种蓄冷储能发电系统，其特征在于，所述压缩机循环系统包括压缩机、第二低温换热器、第三中温换热器、第十三阀门、制冷介质以及它们之间的连接管路；所述第二低温换热器和第三中温换热器均是双介质逆流热交换器；所述第十三阀门是一个节流阀；所述第二低温换热器、压缩机、第三中温换热器和第十三阀门按照以上顺序通过管道连接起来组成压缩机循环系统；所述低温冷源内装有蓄冷介质，低温冷源的两端与第二低温换热器连通；所述冷却塔与第三中温换热器连通。

3.根据权利要求1或2所述的一种蓄冷储能发电系统，其特征在于，所述蓄冷模块还包括第二低温泵17和第三中温泵20；所述第二低温泵安装在低温冷源与第二低温换热器之间；所述第三中温泵安装在冷却塔与第三中温换热器之间。

4.根据权利要求1所述的一种蓄冷储能发电系统，其特征在于，所述发电模块包括储液罐、工质泵、第二中温换热器、高温换热器、高压膨胀机、第一中温换热器、低压膨胀机、第一低温换热器、第一阀门、发电介质、发电机以及它们之间的连接管路；所述第一中温换热器、第二中温换热器、第一低温换热器和高温换热器均为双介质逆流换热器；所述第一阀门是双作用的节流截止阀；所述储液罐、工质泵、第二中温换热器、高温换热器、高压膨胀机、第一中温换热器、低压膨胀机、第一低温换热器以及第一阀门按照以上循序连通起来组成二级发电系统；所述高压膨胀机和低压膨胀机均与发电机电连接。

5.根据权利要求1或4所述的一种蓄冷储能发电系统，其特征在于，所述低温冷源与第一低温换热器连通，用于冷却第一低温换热器中的发电介质；所述冷却塔与第一中温换热器连通，用于冷却第一中温换热器中的发电介质；所述高温热源与高温换热器连通，用于加热高温换热器中的发电介质；所述中温热源分别与第二中温换热器和第一中温换热器连通，分别用于加热第二中温换热器和第一中温换热器中的发电介质。

6.根据权利要求4所述的一种蓄冷储能发电系统，其特征在于，还包括第三阀门，所述第三阀门是双作用的节流截止阀，其安装在第一中温换热器与储液罐之间；这样，所述储液罐、工质泵、第二中温换热器、高温换热器、高压膨胀机、第一中温换热器、第三阀门按照以上循序连通起来组成一级发电系统。

7.根据权利要求1或4所述的一种蓄冷储能发电系统，其特征在于，还包括第一低温泵、第一中温泵、第二中温泵、第四中温泵和高温泵；所述第一低温泵安装在低温冷源与第一低温换热器之间；所述第一中温泵安装在冷却塔与第一中温换热器之间；所述第二中温泵安装在中温热源与第二中温换热器之间；所述第四中温泵安装在中温热源与第一中温换热器之间；所述高温泵安装在高温热源与高温换热器之间。

8.根据权利要求1所述的一种蓄冷储能发电系统，其特征在于，所述蓄冷介质是低温的水或水溶液，如氯化盐的水溶液；所述中温储热介质是中温的水；所述高温储热介质是高温高压的水蒸气或者水。

9.根据权利要求2所述的一种蓄冷储能发电系统，其特征在于，所述制冷介质是氟利昂、氨或者二氧化碳。

10.根据权利要求4所述的一种蓄冷储能发电系统，其特征在于，所述发电介质是氟利昂、氨或者二氧化碳。

技术总结
一种蓄冷储能发电系统，包括蓄冷模块、发电模块、中温热源和高温热源；所述蓄冷模块包括压缩机循环系统、低温冷源和冷却塔；所述低温冷源内装有蓄冷介质；所述压缩机循环系统产生的冷量储存在低温冷源的蓄冷介质中，压缩机循环系统工作产生的热量通过冷却塔散到外部；所述低温冷源为发电模块提供冷源，所述低温热源和高温热源均为发电模块提供热源。本发明通过在电力需求较低的时段利用多余的电力来制冷，然后在电力需求较高的时段与余热一起将储存的冷量释放出来，提高了能源的利用率，减少对电力的需求，从而降低用电成本。

技术研发人员：祝长宇,丁式平,何慧丽,祝帝文
受保护的技术使用者：北京中热能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24