一种基于卡诺电池和地热能的储能系统的制作方法

本发明涉及储能，具体涉及一种基于卡诺电池和地热能的储能系统。

背景技术：

1、可再生能源提供了清洁化的电力但其随机性和波动性增加了电网的不确定性，因此，在此背景下，大型储能系统是促进能源资源更好整合、克服其波动性的关键。

2、现有技术中的大型储能系统包括热泵循环机构和热机循环机构，热泵循环过程中，工质经压缩机压缩成高温高压状态，高温高压工质进入第一换热器换热为低温高压工质，低温高压工质再经节流阀减压后进入第二换热器后再回到压缩机完成热泵循环。

3、由于夏季气温高、冬季气温低，气温温度的变化导致热泵循环过程中工质的换热不稳定，影响后续压缩机做功，进而影响储能系统的充电效率。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的储能系统换热不稳定的缺陷。

2、为此，本发明提供一种基于卡诺电池和地热能的储能系统，包括

3、蓄热件；

4、储电循环系统，包括通过第一管道依次连通的空气压缩机构、第一换热器、减压机构和第二换热器，所述空气压缩机构与所述第一换热器之间连接所述蓄热件；

5、发电循环系统，包括通过第二管道依次连通的第一泵体、第三换热器、透平发电机构和第四换热器，所述第三换热器与所述透平发电机构之间连接所述蓄热件；

6、地热换热系统，所述第二换热器的低温侧的进口端和出口端的第一管道分别连通所述地热换热系统。

7、可选地，上述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，所述第四换热器的高温侧的进口端和出口端的第二管道分别连通所述地热换热系统。

8、可选地，上述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，所述地热换热系统包括地热换热站和与所述地热换热站连接的多个地热管。

9、可选地，上述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，多个所述地热管与所述地热换热站并联连接。

10、可选地，上述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，所述地热换热系统包括总管和与所述地热管一一对应设置的支管，所述总管连接所述地热换热站，所有所述支管并联连接所述总管，每个所述支管上设有阀门。

11、可选地，上述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，所述第二换热器的低温侧的进口端和出口端的第一管道上分别设有第一三通阀和第二三通阀，所述第一管道通过所述第一三通阀和第二三通阀连接所述地热换热系统；所述第四换热器的高温侧的进口端和出口端的第二管道上分别设有第三三通阀和第四三通阀，所述第二管道通过第三三通阀和第四三通阀连接所述地热换热系统。

12、可选地，上述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，还包括调温系统，所述调温系统包括通过第三管道依次连通的高温储罐、第二泵体、低温储罐和第三泵体，所述第三换热器的高温侧连接所述高温储罐的出口端；所述第一换热器的低温侧连接所述低温储罐的出口端。

13、可选地，上述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，还包括光热集热器，所述光热集热器的进口和出口分别连接所述蓄热件。

14、可选地，上述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，所述蓄热件为相变蓄热体。

15、可选地，上述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，所述空气压缩机构为压缩机，和/或所述减压机构为节流阀，和/或所述透平发电机构为膨胀机。

16、本发明技术方案，具有如下优点：

17、1.本发明提供的基于卡诺电池和地热能的储能系统工作时，夏季气温较高，土壤温度相对较低，充电过程中从减压机构流出的低温低压液体流至第二换热器与空气换热升温；过渡季节，气温波动大，充电过程中从减压机构流出的低温低压液体流至地热换热系统换热升温；冬季气温较低，土壤温度相对较高，充电过程中从减压机构流出的低温低压液体流至地热换热系统换热升温。储能系统可根据季节不同灵活选择换热方式，保证热泵循环过程中工质的稳定换热，以使各个机构达到要求的工作状态，保证储能系统全年始终高效运行，保证储能系统的充电效率。系统利用地热能作为稳定的热源，避免储能系统受外界温度的影响，保证其在不同季节始终高效运行。系统利用地热能作为稳定的热源，为储能系统提供稳定的储能容量；储能系统不包含大容量压力容器且不依赖特殊地质资源，可灵活布置，提高储能系统的应用范围。

18、2.第四换热器的高温侧的进口端和出口端的第二管道分别连通地热换热系统。储能系统通过换热在冬季从土壤吸收热量、夏季向土壤注入热量，保证地热换热系统区域全年高效运行的基础上兼顾土壤热平衡，保证系统可长期运行。

19、3.多个地热管与地热换热站并联连接，地热换热站根据不同区域的地热情况动态调整工质进入的地热管，以在充电和发电过程与地热换热系统均匀换热，防止地热换热系统区域内局部温度低或者局部温度高，保证土壤温度平衡。

20、4.本系统充电过程通过蓄热件与第一换热器逐级冷却二氧化碳工质，发电过程通过第三换热器与蓄热件逐级加热二氧化碳工质，以减小换热损耗，提高系统换热效率。储能系统通过低温储罐和高温储罐与储电循环系统和发电循环系统形成循环回路，通过高温储罐回收充电过程中的低温压缩热，并用于预热发电过程中的二氧化碳工质，以充分利用储能系统热量，提高系统效率。

21、5.基于卡诺电池和地热能的储能系统还包括光热集热器。光热集热器可将聚焦得到的高温热能存储至蓄热件，将光能转换为热能存储，以在发电过程加热二氧化碳介质，在储能系统无多余电力输入时也可发电，以储备一定的调峰电能，同时可减小系统能量损耗。

技术特征：

1.一种基于卡诺电池和地热能的储能系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，其特征在于，所述第四换热器（35）的高温侧的进口端和出口端的第二管道（31）分别连通所述地热换热系统。

3.根据权利要求1或2所述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，其特征在于，所述地热换热系统包括地热换热站（41）和与所述地热换热站（41）连接的多个地热管（42）。

4.根据权利要求3所述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，其特征在于，多个所述地热管（42）与所述地热换热站（41）并联连接。

5.根据权利要求4所述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，其特征在于，所述地热换热系统包括总管（43）和与所述地热管（42）一一对应设置的支管（44），所述总管（43）连接所述地热换热站（41），所有所述支管（44）并联连接所述总管（43），每个所述支管（44）上设有阀门。

6.根据权利要求2所述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，其特征在于，所述第二换热器（25）的低温侧的进口端和出口端的第一管道（21）上分别设有第一三通阀（26）和第二三通阀（27），所述第一管道（21）通过所述第一三通阀（26）和第二三通阀（27）连接所述地热换热系统；所述第四换热器（35）的高温侧的进口端和出口端的第二管道（31）上分别设有第三三通阀（36）和第四三通阀（37），所述第二管道（31）通过第三三通阀（36）和第四三通阀（37）连接所述地热换热系统。

7.根据权利要求1或2所述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，其特征在于，还包括调温系统，所述调温系统包括通过第三管道（51）依次连通的高温储罐（52）、第二泵体（53）、低温储罐（54）和第三泵体（55），所述第三换热器（33）的高温侧连接所述高温储罐（52）的出口端；所述第一换热器（23）的低温侧连接所述低温储罐（54）的出口端。

8.根据权利要求1或2所述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，其特征在于，还包括光热集热器（6），所述光热集热器（6）的进口和出口分别连接所述蓄热件（1）。

9.根据权利要求1或2所述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，其特征在于，所述蓄热件（1）为相变蓄热体。

10.根据权利要求1或2所述的基于卡诺电池和地热能的储能系统，其特征在于，所述空气压缩机构（22）为压缩机，和/或所述减压机构（24）为节流阀，和/或所述透平发电机构（34）为膨胀机。

技术总结
本发明涉及储能技术领域，提供一种基于卡诺电池和地热能的储能系统，其包括蓄热件、储电循环系统、发电循环系统和地热换热系统。夏季气温较高，土壤温度相对较低，充电过程中低温低压液体流至第二换热器与空气换热升温；过渡季节，气温波动大，充电过程中低温低压液体流至地热换热系统换热升温；冬季气温较低，土壤温度相对较高，充电过程中从减压机构流出的低温低压液体流至地热换热系统换热升温。系统可根据季节不同选择换热方式，保证工质的稳定换热，以使各个机构达到要求的工作状态，保证系统全年始终高效运行，保证系统的充电效率。系统利用地热能作为稳定的热源，避免系统受外界温度的影响，保证其在不同季节始终高效运行。

技术研发人员：钟声远,谢宁宁,蔺新星,丁若晨,郑志美,林志华,钟舸宇
受保护的技术使用者：长江三峡集团实业发展（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13