一种燃气补热储热发电系统的制作方法

本发明属于新能源的储能发电，特别涉及一种燃气补热储热发电系统。

背景技术：

1、储能技术是解决可再生能源大规模接入和弃风、弃光问题的关键技术；是分布式能源、智能电网、能源互联网发展的必备技术；也是解决常规电力削峰填谷，提高常规能源发电与输电效率、安全性和经济性的重要支撑技术。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。因此寻找一种新的储能发电技术方案很有必要。

技术实现思路

1、为实现低成本、高效率的储能，本发明提供一种燃气补热储热发电系统，相比现有技术，采用水蒸汽为工作介质，液态熔盐为储热介质，通过在高、低温储能系统的设计，实现了相变存取热能，提高了储能发电效率，尤其在膨胀机前面加入锅炉加热系统的设计，进一步提高发电效率，又易于商业实施，具体描述如下：

2、一种燃气补热储热发电系统，包括低温储能系统、高温储能系统、熔盐储能装置、逆流热交换器、压缩机、膨胀机、发电机、锅炉燃烧加热系统以及它们之间的连接管路；所述压缩机入口与膨胀机的出口均与低温储能系统的端口a连通；所述锅炉燃烧加热系统包括燃烧室，以及与燃烧室连通的锅炉加热系统；所述锅炉加热系统主要包括加热模块，所述加热模块内设有吸热管道；所述吸热管道的端口c与膨胀机的入口连通；所述吸热管道的端口d与逆流热交换器的蒸汽通道一端连通，所述压缩机的出口也与逆流热交换器的蒸汽通道的该端连通；逆流热交换器蒸汽通道的另一端与高温储能系统的端口b连通；所述逆流热交换器的熔盐通道的两端与熔盐储能装置连通；所述膨胀机与发电机连接。

3、进一步地，所述的燃气补热储热发电系统还包括散热设备，散热设备安装在膨胀机的出口与低温储能系统的端口a之间

4、进一步地，所述低温储能系统主要包括低温热水罐和两个电磁阀；所述低温热水罐内靠近底部设有分流器，分流器的上面设有分流口；所述低温热水罐的出口通过第一电磁阀与低温储能系统的端口a连通；所述低温热水罐的分流器通过第二电磁阀与低温储能系统的端口a连通；所述低温储能系统的端口a分别与压缩机入口和膨胀机的出口连通。

5、进一步地，所述高温储能系统包括高温热水罐和两个电磁阀；所述高温热水罐内的底部设有分流器，分流器的上面设有分流口；所述高温热水罐的出口通过第三电磁阀与所述高温储能系统端口b连通，所述高温热水罐内部的分流器通过第四电磁阀与高温储能系统端口b连通，所述高温储能系统端口b与逆流热交换器蒸汽通道连通。

6、进一步地，所述低温储能系统包括低温热水罐、低温相变储热罐、第一水泵、第三单向阀以及它们之间的连接管路；所述低温相变储热罐内装有低温相变材料，低温相变材料的周围设有传热管道；所述低温相变储热罐内部的传热管道的一端与所述低温储能系统端口a连通，所述低温储能系统端口a分别与压缩机的入口和膨胀机的出口连通；所述第一水泵和第三单向阀并联在所述低温相变储热罐的传热管道和低温热水罐之间。

7、进一步地，所述高温储能系统包括高温热水罐、高温相变储热罐、第二水泵、第四单向阀以及它们之间的连接管路；所述高温相变储热罐内装有高温相变材料，高温相变材料的周围设有传热管道；高温相变储热罐内部的传热管道的一端与所述高温储能系统端口b连通，所述高温储能系统端口b与所述逆流热交换器的蒸汽通道连通；所述第二水泵和第四单向阀出口与所述高温热水罐2连通，所述第四单向阀并联在高温相变储热罐的传热管道和高温热水罐之间。

8、进一步地，所述熔盐储能装置包括高温熔盐罐、低温熔盐罐、第一熔盐泵、第二熔盐泵、第一单向阀、第二单向阀以及它们之间的连接管路；所述第一熔盐泵和第一单向阀并联在高温熔盐罐和逆流热交换器的熔盐通道之间；所述第二熔盐泵和第二单向阀并联在低温熔盐罐和逆流热交换器的熔盐通道之间。

9、进一步地， 所述熔盐储能装置包括高温熔盐罐、低温熔盐罐、四通阀、第二熔盐泵以及它们之间的连接管路；所述高温熔盐罐直接与逆流热交换器中的熔盐通道连通，所述四通阀和第二熔盐泵安装在低温熔盐罐和逆流热交换器之间。

10、进一步地，所述压缩机是变频压缩机；所述膨胀机是变频膨胀机。

11、进一步地，所述锅炉燃烧加热的燃烧室燃烧的是天然气或煤

12、进一步地，所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀中的一个或多个可以用电动阀门或电磁阀来替换。

13、本发明的燃气补热储热发电系统，采用水蒸汽为工作介质，液态熔盐为储热介质，通过在高、低温储能系统的设计，再加上变频压缩机和变频膨胀机根据工作需要进行变工况的工作，实现了相变存取热能；尤其在膨胀机前面加入锅炉加热系统的设计，进一步提高发电效率，该系统不仅提高了工作效率，又易于商业化实施。

技术特征：

1.一种燃气补热储热发电系统，其特征在于，包括低温储能系统、高温储能系统、熔盐储能装置、逆流热交换器、压缩机、膨胀机、发电机、锅炉燃烧加热系统以及它们之间的连接管路；所述压缩机入口与膨胀机的出口均与低温储能系统的端口a连通；所述锅炉燃烧加热系统包括燃烧室，以及与燃烧室连通的锅炉加热系统；所述锅炉加热系统主要包括加热模块，所述加热模块内设有吸热管道；所述吸热管道的端口c与膨胀机的入口连通；所述吸热管道的端口d与逆流热交换器的蒸汽通道一端连通，所述压缩机的出口也与逆流热交换器的蒸汽通道的该端连通；逆流热交换器蒸汽通道的另一端与高温储能系统的端口b连通；所述逆流热交换器的熔盐通道的两端与熔盐储能装置连通；所述膨胀机与发电机连接。

2.如权利要求1所述一种燃气补热储热发电系统，其特征在于，所述的燃气补热储热发电系统还包括散热设备，散热设备安装在膨胀机的出口与低温储能系统的端口a之间。

3.如权利要求1所述一种燃气补热储热发电系统，其特征在于，所述低温储能系统主要包括低温热水罐和两个电磁阀；所述低温热水罐内靠近底部设有分流器，分流器的上面设有分流口；所述低温热水罐的出口通过第一电磁阀与低温储能系统的端口a连通；所述低温热水罐的分流器通过第二电磁阀与低温储能系统的端口a连通；所述低温储能系统的端口a分别与压缩机入口和膨胀机的出口连通。

4.如权利要求1所述一种燃气补热储热发电系统，其特征在于，所述高温储能系统包括高温热水罐和两个电磁阀；所述高温热水罐内的底部设有分流器，分流器的上面设有分流口；所述高温热水罐的出口通过第三电磁阀与所述高温储能系统端口b连通，所述高温热水罐内部的分流器通过第四电磁阀与高温储能系统端口b连通，所述高温储能系统端口b与逆流热交换器蒸汽通道连通。

5. 如权利要求1所述一种燃气补热储热发电系统，其特征在于， 所述低温储能系统包括低温热水罐、低温相变储热罐、第一水泵、第三单向阀以及它们之间的连接管路；所述低温相变储热罐内装有低温相变材料，低温相变材料的周围设有传热管道；所述低温相变储热罐内部的传热管道的一端与所述低温储能系统端口a连通，所述低温储能系统端口a分别与压缩机的入口和膨胀机的出口连通；所述第一水泵和第三单向阀并联在所述低温相变储热罐的传热管道和低温热水罐之间。

6.如权利要求1所述一种燃气补热储热发电系统，其特征在于，所述高温储能系统包括高温热水罐、高温相变储热罐、第二水泵、第四单向阀以及它们之间的连接管路；所述高温相变储热罐内装有高温相变材料，高温相变材料的周围设有传热管道；高温相变储热罐内部的传热管道的一端与所述高温储能系统端口b连通，所述高温储能系统端口b与所述逆流热交换器的蒸汽通道连通；所述第二水泵和第四单向阀出口与所述高温热水罐2连通，所述第四单向阀并联在高温相变储热罐的传热管道和高温热水罐之间。

7.如权利要求1所述一种燃气补热储热发电系统，其特征在于，所述熔盐储能装置包括高温熔盐罐、低温熔盐罐、第一熔盐泵、第二熔盐泵、第一单向阀、第二单向阀以及它们之间的连接管路；所述第一熔盐泵和第一单向阀并联在高温熔盐罐和逆流热交换器的熔盐通道之间；所述第二熔盐泵和第二单向阀并联在低温熔盐罐和逆流热交换器的熔盐通道之间。

8. 如权利要求1所述一种燃气补热储热发电系统，其特征在于， 所述熔盐储能装置包括高温熔盐罐、低温熔盐罐、四通阀、第二熔盐泵以及它们之间的连接管路；所述高温熔盐罐直接与逆流热交换器中的熔盐通道连通，所述四通阀和第二熔盐泵安装在低温熔盐罐和逆流热交换器之间。

9.如权利要求1所述一种燃气补热储热发电系统，其特征在于，所述压缩机是变频压缩机；所述膨胀机是变频膨胀机。

10.如权利要求1所述一种燃气补热储热发电系统，其特征在于，所述锅炉燃烧加热的燃烧室燃烧的是天然气或煤。

11.如权利要求1所述一种燃气补热储热发电系统，其特征在于，所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀中的一个或多个可以用电动阀门或电磁阀来替换。

技术总结
一种燃气补热储热发电系统，包括低温储能系统、高温储能系统、熔盐储能装置、逆流热交换器、压缩机、膨胀机、发电机、锅炉燃烧加热系统以及它们之间的连接管路；所述锅炉燃烧加热系统包括燃烧室，以及与燃烧室连通的锅炉加热系统；所述锅炉加热系统主要包括加热模块，所述加热模块内设有吸热管道；所述膨胀机和吸热管道串联之路与压缩机支路并联在逆流热交换器的蒸汽通道一端和低温储能系统的端口A之间；逆流热交换器蒸汽通道的另一端与高温储能系统的端口B连通；所述逆流热交换器的熔盐通道的两端与熔盐储能装置连通。本发明通过加入锅炉加热系统的设计，提高了发电效率，又易于商业实施。

技术研发人员：祝长宇,丁式平,祝帝文,何慧丽
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：2024/1/16