本發(fā)明涉及儲能系統(tǒng)，尤其涉及一種大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)及儲能方法。

背景技術：

1、為服務以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設，促進能源綠色低碳發(fā)展，分時電價機制日益完善，包括峰谷價差增大、執(zhí)行范圍擴大和峰谷時段劃分更清晰等。同時，工商業(yè)電力用戶用能生產往往存在集中性、時效性和多樣性，難以進行自適應錯峰用電，靈活調整用能系統(tǒng)負荷。

2、但是，集中式大規(guī)模工商業(yè)電力用戶能源需求巨大，用能時段集中，多利用峰電價導致用能成本高昂，用戶能源需求多樣，包括電力、低壓蒸汽和壓縮空氣等，使用高品位電能轉化中低品位熱能，能量品質損失大導致生產效益降低。

技術實現思路

1、本發(fā)明提供一種大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)及儲能方法，用以解決現有技術中集中式大規(guī)模工商業(yè)電力用戶能源需求巨大，用能時段集中，多利用峰電價導致用能成本高的缺陷，實現改善電力供需狀況，削峰填谷以實降本增效。

2、本發(fā)明提供一種大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，包括：

3、氣體壓縮模塊，通過消耗谷電期間的電能將低壓氣體壓縮為高壓氣體，并產生壓縮熱；

4、液相儲存模塊，冷卻所述高壓氣體至低溫常壓液態(tài)空氣并儲存，并在峰電期間利用部分所述壓縮熱將低溫常壓液態(tài)空氣復溫為常溫高壓空氣；

5、發(fā)電供氣模塊，利用部分所述壓縮熱將所述常溫高壓空氣加熱至高溫高壓空氣，并借助所述高溫高壓空氣發(fā)電；

6、低壓蒸汽模塊，用于消耗部分所述壓縮熱，制取低壓蒸汽。

7、根據本發(fā)明提供的一種大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，還包括熱量貯藏模塊，用于存儲吸收部分所述壓縮熱的導熱介質，以在峰電期間釋放所述導熱介質至所述液相儲存模塊，以使低溫常壓液態(tài)空氣復溫為常溫高壓空氣。

8、根據本發(fā)明提供的一種大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，所述氣體壓縮模塊包括：

9、壓縮機，用于將低壓氣體提升為高壓氣體；

10、壓縮熱換熱器，與所述壓縮機的出口連接，所述壓縮熱換熱器內流通有導熱介質，所述導熱介質與所述高壓氣體進行熱交換，所述導熱介質流入所述熱量貯藏模塊或所述低壓蒸汽模塊。

11、根據本發(fā)明提供的一種大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，所述液相儲存模塊包括：

12、蓄冷罐，用于儲存冷量；

13、第一空氣換熱器，與蓄冷罐連通，且與所述壓縮熱換熱器連通，以使所述冷量和所述高壓氣體進行熱交換；

14、液體膨脹機，用于壓縮所述高壓氣體為低溫液態(tài)空氣；

15、液態(tài)空氣儲罐，用于儲存所述低溫液態(tài)空氣；

16、低溫泵，用于峰電期間提升所述低溫液態(tài)空氣；

17、第二空氣換熱器，與所述低溫泵連通，且與所述蓄冷罐連通，以使所述冷量吸收的壓縮熱加熱所述低溫液態(tài)空氣，生成常溫高壓空氣，所述常溫高壓空氣供所述發(fā)電供氣模塊使用。

18、根據本發(fā)明提供的一種大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，所述發(fā)電供氣模塊包括：

19、透平換熱器，與所述第二空氣換熱器連接，以使所述常溫高壓空氣與所述壓縮熱發(fā)生熱交換，以使所述常溫高壓空氣為高溫高壓空氣；

20、透平機，通過所述高溫高壓空氣升溫所述透平機的空氣，提高發(fā)電功率。

21、根據本發(fā)明提供的一種大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，所述低壓蒸汽模塊包括：

22、第一蒸汽換熱器，與所述熱量貯藏模塊連接，所述第一蒸汽換熱器用于熱泵工質與所述導熱介質直接換熱為蒸汽；

23、蒸發(fā)器、水蒸氣壓縮機、冷凝器和膨脹閥，熱泵工質吸收流經所述蒸發(fā)器的低溫導熱油的熱量變成氣態(tài)，再經所述水蒸氣壓縮機變成高溫高壓，在所述冷凝器與水換熱制取低壓蒸汽，最后流經所述膨脹閥變?yōu)榈蜏氐蛪骸?/p>

24、根據本發(fā)明提供的一種大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，所述氣體壓縮模塊包括多個壓縮機和多個壓縮熱換熱器，且所述壓縮機和所述壓縮熱換熱器一一對應設置。

25、根據本發(fā)明提供的一種大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，所述發(fā)電供氣模塊包括多個透平換熱器和多個透平機，且所述透平換熱器和所述透平機一一對應設置。

26、本發(fā)明還提供一種大溫差熱泵相變儲能方法，包括：

27、通過消耗谷電期間的電能將低壓氣體壓縮為高壓氣體，并產生壓縮熱；

28、冷卻所述高壓氣體至低溫常壓液態(tài)空氣并儲存；

29、在峰電期間利用部分所述壓縮熱將低溫常壓液態(tài)空氣復溫為高溫高壓空氣；

30、發(fā)電供氣模塊通過所述高溫高壓空氣升溫并發(fā)電；

31、消耗部分所述壓縮熱，制取低壓蒸汽。

32、根據本發(fā)明提供的大溫差熱泵相變儲能方法，所述消耗部分所述壓縮熱，制取低壓蒸汽，包括：

33、所述壓縮熱的高溫部分，通過直接換熱制取低壓蒸汽；

34、所述壓縮熱的低溫部分，通過高溫熱泵制取低壓蒸汽。

35、本發(fā)明提供的大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)及儲能方法，通過氣體壓縮模塊消耗谷電期間的電能將低壓氣體壓縮為高壓氣體，并產生壓縮熱，液相儲存模塊冷卻高壓氣體至低溫常壓液態(tài)空氣并儲存，并在峰電期間利用部分壓縮熱將低溫常壓液態(tài)空氣復溫為常溫高壓空氣，發(fā)電供氣模塊利用部分壓縮熱將常溫高壓空氣加熱至高溫高壓空氣，并借助高溫高壓空氣發(fā)電；低壓蒸汽模塊消耗部分壓縮熱，制取低壓蒸汽。本發(fā)明提供的大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，是一種針對峰谷電價的分散式高效綠色多供儲能技術，能夠解決集中式大規(guī)模工商業(yè)電力用戶保障生產秩序和規(guī)模的同時改善電力供需狀況，削峰填谷以實現降本增效的難題，尤其采用節(jié)能減排型的高溫熱泵和液態(tài)空氣儲能等綠色高效節(jié)能技術能較好實現用能系統(tǒng)負荷靈活調整，同時保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經濟運行。

技術特征：

1.一種大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，其特征在于，還包括熱量貯藏模塊（5），用于存儲吸收部分所述壓縮熱的導熱介質，以在峰電期間釋放所述導熱介質至所述液相儲存模塊（2），以使低溫常壓液態(tài)空氣復溫為常溫高壓空氣。

3.根據權利要求2所述的大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體壓縮模塊（1）包括：

4.根據權利要求3所述的大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述液相儲存模塊（2）包括：

5.根據權利要求4所述的大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電供氣模塊（3）包括：

6.根據權利要求3所述的大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓蒸汽模塊（4）包括：

7.根據權利要求3所述的大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體壓縮模塊（1）包括多個所述壓縮機（11）和多個所述壓縮熱換熱器（12），且所述壓縮機（11）和所述壓縮熱換熱器（12）一一對應設置。

8.根據權利要求5所述的大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電供氣模塊（3）包括多個所述透平換熱器（31）和多個所述透平機（32），且所述透平換熱器（31）和所述透平機（32）一一對應設置。

9.一種利用權利要求1-8任一項所述的大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)的儲能方法，其特征在于，包括：

10.根據權利要求9所述的大溫差熱泵相變儲能方法，其特征在于，所述消耗部分所述壓縮熱，制取低壓蒸汽，包括：

技術總結
本發(fā)明提供一種大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)及儲能方法，儲能系統(tǒng)包括氣體壓縮模塊，通過消耗谷電期間的電能將低壓氣體壓縮為高壓氣體，并產生壓縮熱；液相儲存模塊，冷卻高壓氣體至低溫常壓液態(tài)空氣并儲存，并在峰電期間利用部分壓縮熱將低溫常壓液態(tài)空氣復溫為常溫高壓空氣；發(fā)電供氣模塊，利用部分壓縮熱將常溫高壓空氣加熱至高溫高壓空氣，并借助高溫高壓空氣發(fā)電；低壓蒸汽模塊，用于消耗部分壓縮熱，制取低壓蒸汽。本發(fā)明提供的大溫差熱泵相變儲能系統(tǒng)及儲能方法，是針對峰谷電價的分散式高效綠色多供儲能技術，能夠解決集中式大規(guī)模工商業(yè)電力用戶保障生產秩序和規(guī)模的同時改善電力供需狀況，削峰填谷以實現降本增效的難題。

技術研發(fā)人員：楊魯偉,伍佳樂,孫椰望,張桂蘭,張沖,魏娟,陳六彪,高詔詔
受保護的技術使用者：中國科學院理化技術研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9