一种耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统的制作方法

文档序号:40878949发布日期:2025-02-11 12:29阅读:169来源:国知局

本发明涉及储能系统的,尤其涉及一种耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统。


背景技术:

1、随着风电、太阳能等可再生能源的大规模并网,其间歇性和不稳定性对电网的安全稳定运行带来了巨大挑战,也导致了很多“弃风”、“弃光”现象。储能系统可以实现电网发电端和用电端在时间上解耦,降低可再生能源并网对电网的冲击,提高可再生能源并网率。

2、相较于现有的其他储能方式,热泵储能系统具有储能密度大、不受地理条件限制、环境影响小、投资小等优点,是目前最有发展潜力的新型储能方式。热泵储能系统采用热泵循环,在电网低负荷阶段将风电、太阳能等可再生能源无法并网电能转换为冷能和热能进行存储,并在电网高负荷阶段将所存储的冷能和热能转换为电能输送给电网。由于其采用热泵循环将电能转换为冷能和热能,因此,若其压缩机压比较小,则存在蓄热温度低的问题,若提高压缩机压比,则会导致压缩机运行参数过高,给系统的安全稳定运行带来挑战。此外,目前所提出的热泵储能系统其所存储的冷能未得到充分利用。


技术实现思路

1、鉴于上述现有热泵储能系统存在的蓄热温度低、所存储的冷能未得到充分利用的问题,提出了本发明。

2、因此,本发明目的是提供一种耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统,其目的在于:解决传统热泵储能系统蓄热温度低、冷能未得到充分利用的技术问题。

3、为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:包括,

4、塔式太阳能集热子系统,包括定日镜场、与所述定日镜场对应的太阳能存储部;

5、热泵储能子系统,包括热泵压缩机、通过闸阀与所述热泵压缩机连接的热泵系统热能存储部、通过闸阀与所述热泵系统热能存储部连接的热泵系统回热部,通过闸阀与所述热泵系统回热部连接的热泵膨胀机,以及通过闸阀与所述热泵膨胀机连接的热泵系统冷能存储部;

6、超临界二氧化碳动力循环释能子系统,包括超二压缩机,以及与所述太阳能存储部连接的超二透平,还包括设置于所述超二压缩机和所述超二透平之间的冷却器;

7、以及,跨临界二氧化碳动力循环释能子系统,包括与所述冷却器连接的跨二透平、与所述跨二透平连接的冷凝器,以及与所述冷凝器连接的工质泵。

8、作为本发明所述耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统一种优选方案,其中:所述太阳能存储部包括与所述定日镜场对应的接收器,通过闸阀与所述接收器连接的熔盐冷罐和熔盐热罐,以及通过闸阀与所述熔盐冷罐和熔盐热罐连接的熔盐换热器。

9、作为本发明所述耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统一种优选方案,其中:所述热泵系统热能存储部包括通过闸阀与所述热泵压缩机连接的填充床蓄热器。

10、作为本发明所述耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统一种优选方案,其中:所述热泵系统回热部包括与所述热泵系统热能存储部、热泵膨胀机、热泵系统冷能存储部以及热泵压缩机连接的回热器。

11、作为本发明所述耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统一种优选方案,其中:所述热泵系统冷能存储部包括与所述热泵膨胀机连接的换热器,通过闸阀与所述换热器连接的蓄冷剂热罐和蓄冷剂冷罐。

12、作为本发明所述耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统一种优选方案,其中:所述塔式太阳能集热子系统的定日镜场方位可随着太阳的移动实时调整。

13、作为本发明所述耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统一种优选方案,其中:所述填充床蓄热器使用的介质为鹅卵石介质。

14、本发明的有益效果:本发明合理利用塔式太阳能集热系统蓄热温度高的特点,利用塔式太阳能集热系统在不提高热泵储能系统压缩机压比的情况下有效提升储能系统透平入口温度,提升储能系统效率;利用热泵储能系统所储存的冷能将跨临界二氧化碳动力循环系统的透平排气冷凝为液态,有效降低了跨临界二氧化碳动力循环系统透平背压,提高了跨临界二氧化碳动力循环系统的做功能力,实现了热泵储能系统所储存的冷能的高效合理利用。综上所述,本发明在不提高热泵储能系统压缩机压比的条件下有效提高了储能系统透平入口参数,且实现了热泵储能系统所储存冷能的高效合理利用。



技术特征:

1.一种耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统,其特征在于:包括,

2.根据权利要求1所述的耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统,其特征在于:所述太阳能存储部(10)包括与所述定日镜场(101)对应的接收器(102),通过闸阀与所述接收器(102)连接的熔盐冷罐(103)和熔盐热罐(104),以及通过闸阀与所述熔盐冷罐(103)和熔盐热罐(104)连接的熔盐换热器(105)。

3.根据权利要求2所述的耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统,其特征在于:所述热泵系统热能存储部(20)包括通过闸阀与所述热泵压缩机(201)连接的填充床蓄热器(202)。

4.根据权利要求3所述的耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统,其特征在于:所述热泵系统回热部(21)包括与所述热泵系统热能存储部(20)、热泵膨胀机(204)、热泵系统冷能存储部(22)以及热泵压缩机(201)连接的回热器(203)。

5.根据权利要求4所述的耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统,其特征在于:所述热泵系统冷能存储部(22)包括与所述热泵膨胀机(204)连接的换热器(206),通过闸阀与所述换热器(206)连接的蓄冷剂热罐(205)和蓄冷剂冷罐(207)。

6.根据权利要求5所述的耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统,其特征在于:所述塔式太阳能集热子系统(100)的定日镜场(101)方位可随着太阳的移动实时调整。

7.根据权利要求6所述的耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统,其特征在于:所述填充床蓄热器(202)使用的介质为鹅卵石介质。


技术总结
本发明公开了一种耦合太阳能利用的二氧化碳热泵储能系统,属于储能系统的技术领域。包括塔式太阳能集热子系统、热泵储能子系统、超临界二氧化碳动力循环释能子系统、跨临界二氧化碳动力循环释能子系统。本发明合理利用塔式太阳能集热系统蓄热温度高的特点,利用塔式太阳能集热系统在不提高热泵储能系统压缩机压比的情况下有效提升储能系统透平入口温度,提升储能系统效率;利用热泵储能系统所储存的冷能将跨临界二氧化碳动力循环系统的透平排气冷凝为液态,实现了热泵储能系统所储存的冷能的高效合理利用。

技术研发人员:田新平,肖俊峰,胡孟起,夏林,连小龙,何欣欣,王一丰,姜世杰,卫星光
受保护的技术使用者:西安热工研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2025/2/10
网友询问留言 留言:0条
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!