CN114738068A - 一种耦合低温地热的热泵储电***及运行方法 - Google Patents
一种耦合低温地热的热泵储电***及运行方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114738068A CN114738068A CN202210468384.4A CN202210468384A CN114738068A CN 114738068 A CN114738068 A CN 114738068A CN 202210468384 A CN202210468384 A CN 202210468384A CN 114738068 A CN114738068 A CN 114738068A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- low
- heat
- temperature
- temperature heat
- outlet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title claims abstract description 25
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 21
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 13
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
- F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
- F01K17/02—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for heating purposes, e.g. industrial, domestic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
- F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
- F01K25/103—Carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
- F01K3/006—Accumulators and steam compressors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
本发明公开一种耦合低温地热的热泵储电***及运行方法，该***包括高温储热模块、热泵循环模块、热机循环模块、低温储热模块以及低温地热模块；充电过程中，使用多余电力驱动热泵循环将低温储热和低温地热的低品位热量“泵”至高品位，储存至高温储热罐中；放电过程中，采用热机循环将储存的高品位热能转换为电力，同时储存部分低品位热能。本发明利用热泵储电技术可以平抑电网波动、促进新能源消纳以及调节电网稳定性；同时由于超临界二氧化碳循环的特性，低温储热部分与低温地热的温区重叠，二者结合可以有效改善低温地热不利于发电的特性，充分利用地热资源。
Description
技术领域
本发明属于能量存储技术领域，具体涉及一种耦合低温地热的热泵储电***及运行方法。
背景技术
“双碳”战略目标下，我国可再生能源发电规模持续扩大。但具有强烈的间歇性和波动性，造成可再生能源发电消纳困难，给电力***的安全稳定带来巨大挑战。储能技术在平抑电网波动、促进新能源消纳以及调节电网稳定性等方面发挥着重要作用，对我国构建“清洁低碳、安全高效”的能源体系具有重要意义，同时也是发电行业数字化和智能化转型的关键技术。
目前多种储能技术并行发展，不同储能技术有各自的特点及使用场景。其中，抽水蓄能技术成熟、成本较低，是大规模储能***的中流砥柱，但受地理条件限制；飞轮储能、超导磁储能与超级电容的响应速度快、功率密度高，适合用于支持电能质量，但储能容量较小，生产成本较高；压缩空气储能效率较低、选址要求高。
热泵储电技术是基于动力循环和热能储存技术发展出来一种电能存储技术，该技术没有地理条件限制，不会带来环境与安全问题，在该优点的基础上还能达到储存容量大、动力足、效率高和储能周期长等优点。超临界二氧化碳作为热泵储电***的工质具有高功率密度，同时由于临界点的特殊物性，其在布雷顿循环中也具有相对较小的压缩功，故以超临界二氧化碳为工质的热泵储电***具有很大的发展潜力。
我国地热资源以低温热水型地热田为主，除少数中高温热水资源可以用于发电外，其余主要作建筑采暖、供应生活热水、保健疗养和种植养殖等直接利用。但由于大量的资源所处位置附近缺乏更多的热需求，又缺乏具有良好经济性的发电利用技术，而不能得到开发利用。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出了一种集成低温地热的超临界二氧化碳热泵储电***，由于超临界二氧化碳循环特性，低温储热模块与低温地热温度区间重合，可以有效利用低温地热资源，为可持续发展提供重要能源支持，带来巨大的社会效益与经济效益。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种耦合低温地热的热泵储电***，该***包括高温储热模块、热泵循环模块、热机循环模块、低温储热模块和低温地热模块；
所述高温储热模块包括高温储热—冷罐1、高温储热—热罐2、高温换热器Ⅰ3、高温换热器Ⅱ15以及阀门Ⅰ161、阀门Ⅱ162；所述高温储热—冷罐1出口通过阀门Ⅰ161与高温换热器Ⅰ3的冷侧入口相连，高温换热器Ⅰ3的冷侧出口与高温储热—热罐2入口相连；高温储热—热罐2出口通过阀门Ⅱ162与高温换热器Ⅱ15的热侧入口相连，高温换热器Ⅱ15的热侧出口与高温储热—冷罐1入口相连；
所述热泵循环模块包括高温换热器Ⅰ3、压缩机Ⅰ4、回热器Ⅰ5、透平Ⅰ6和低温换热器Ⅰ7；所述高温换热器Ⅰ3的热侧入口与压缩机Ⅰ4出口相连，高温换热器Ⅰ3的热侧出口与回热器Ⅰ5热侧入口相连，回热器Ⅰ5热侧出口与透平Ⅰ6入口相连，透平Ⅰ6出口与低温换热器Ⅰ7冷侧入口相连，低温换热器Ⅰ7冷侧出口与回热器Ⅰ5的冷侧入口相连，回热器Ⅰ5冷侧出口与压缩机Ⅰ4入口相连；
所述热机循环模块包括高温换热器Ⅱ15、透平Ⅱ14、回热器Ⅱ13、压缩机Ⅱ12、冷却器11和低温换热器Ⅱ10；所述高温换热器Ⅱ15冷侧出口与透平Ⅱ14入口相连，透平Ⅱ14出口与回热器Ⅱ13热侧入口相连，回热器Ⅱ13热侧出口与低温换热器Ⅱ10热侧入口相连，低温换热器Ⅱ10热侧出口与冷却器11入口相连，冷却器11出口与压缩机Ⅱ12入口相连，压缩机Ⅱ12出口与回热器Ⅱ13冷侧入口相连，回热器Ⅱ13冷侧出口与高温换热器Ⅱ15冷侧入口相连；
所述低温储热模块包括低温储热—热罐8、低温储热—冷罐9、低温换热器Ⅰ7、低温换热器Ⅱ10以及阀门Ⅲ163和阀门Ⅳ164；所述低温储热—热罐8出口通过阀门Ⅲ163与低温换热器Ⅰ7的热侧入口相连，低温换热器Ⅰ7的热侧出口与低温储热—冷罐9入口相连；低温储热—冷罐9出口通过阀门Ⅳ164与低温换热器Ⅱ10的冷侧入口相连，低温换热器Ⅱ10的冷侧出口与低温储热—热罐8入口相连；
所述低温地热模块包括地热回水进口17、地热回水出口18、水泵19以及阀门Ⅴ165和阀门Ⅵ166，地热回水进口17通过阀门Ⅴ165与低温换热器Ⅰ7热侧出口相连，地热回水出口18与水泵19入口相连，水泵19出口通过阀门Ⅵ166与低温换热器Ⅰ7的热侧入口相连。
高温储热—冷罐1和高温储热—热罐2采用的储热介质为熔融盐。
热泵循环和热机循环采用回热循环，工质均为超临界二氧化碳。
低温储热—冷罐9和低温储热—热罐8采用的储热介质为加压水。
所述的一种耦合低温地热的热泵储电***的运行方法，充电过程：打开阀门Ⅰ161，关闭阀门Ⅱ162，打开阀门Ⅲ163，关闭阀门Ⅳ164，运行热泵循环，关闭热机循环；使用电网多余电力驱动压缩机Ⅰ4，将回热器Ⅰ5冷侧出口的二氧化碳工质压缩至高温高压状态，高温高压的二氧化碳在高温换热器Ⅰ3中将热量传递至熔融盐，吸热后的熔融盐存储至高温储热—热罐2；在高温换热器Ⅰ3放热后的二氧化碳工质继续在回热器Ⅰ5放热，然后进入透平Ⅰ6膨胀；透平Ⅰ6出口的低温低压工质先在低温换热器Ⅰ7中吸收来自低温储热—热罐8中的热量，然后进入回热器Ⅰ5被加热，完成循环；故充电过程是将多余电力通过热泵循环转换为高品位热能储存至高温储热热罐。
当电网所剩电力过多，热泵循环所需低温热量大于低温储热量时，在充电过程中，增加热泵循环工质流量，同时打开阀门Ⅴ165和阀门Ⅵ166，使经过地热加热后的回水加入低温换热器Ⅰ7热侧入口，提供热泵循环所需的低温热量；
放电过程：关闭阀门Ⅰ161，打开阀门Ⅱ162，关闭阀门Ⅲ163，打开阀门Ⅳ164，关闭热泵循环，打开热机循环；冷却器11出口的低温低压工质进入压缩机Ⅱ12，压缩机Ⅱ12出口的低温高压工质先进入回热器Ⅱ13预热，然后再进入高温换热器Ⅱ15吸收高温储热—热罐2中的热量；从高温换热器Ⅱ15出来的高温高压工质进入透平Ⅱ14做功发电，然后进入回热器Ⅱ13放热；回热器Ⅱ13热侧出口工质继续在低温换热器Ⅱ10内放热，将低温热量通过加压水储存至低温储热—冷罐9，最后进入冷却器11，完成循环；故放电过程是根据电网需求将存储的高品位热能转换为电力。
充电过程中，压缩机Ⅰ4入口压力为7.5-8.5MPa，出口压力为25-30MPa。
充电过程中，低温换热器Ⅰ7热侧入口温度为50-65℃。
放电过程中，压缩机Ⅱ12入口压力为7.5-8.5MPa，出口压力为25-30MPa。
放电过程中，压缩机Ⅱ12入口温度为32-40℃。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
1)本发明采用基于超临界二氧化碳循环的热泵储电***，容量大、动力足、效率高和储能周期长。
2)本发明集成低温地热和热泵储电***为一体，有效利用低温地热资源来发电，提高经济效益和社会效益。
3)本发明可用来平抑电网波动、促进新能源消纳以及调节电网稳定性等，也可耦合其他储能***。
附图说明
图1为本发明一种耦合低温地热的热泵储电***示意图。
图2为耦合低温地热的热泵储电***的充放电温熵图。实线—充电过程；虚线—放电过程。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种耦合低温地热的热泵储电***，主要包括高温储热模块、热泵循环模块、热机循环模块、低温储热模块和低温地热模块；
所述高温储热模块主要由高温储热—冷罐1、高温储热—热罐2、高温换热器Ⅰ3、高温换热器Ⅱ15、阀门Ⅰ161和阀门Ⅱ162构成。高温储热—冷罐1出口通过阀门161Ⅰ与高温换热器Ⅰ3的冷侧入口相连，高温换热器Ⅰ3的冷侧出口与高温储热—热罐2入口相连，高温储热—热罐2出口通过阀门Ⅱ162与高温换热器Ⅱ15的热侧入口相连，高温换热器Ⅱ15的热侧出口与高温储热—冷罐1入口相连；
所述热泵循环模块主要由高温换热器Ⅰ3、压缩机Ⅰ4、回热器Ⅰ5、透平Ⅰ6和低温换热器Ⅰ7构成。高温换热器Ⅰ3的热侧入口与压缩机Ⅰ4出口相连，高温换热器Ⅰ3的热侧出口与回热器Ⅰ5热侧入口相连，回热器Ⅰ5热侧出口与透平Ⅰ6入口相连，透平Ⅰ6出口与回热器Ⅰ5的冷侧入口相连，回热器Ⅰ5冷侧出口与压缩机Ⅰ4入口相连；
所述热机循环模块主要由高温换热器Ⅱ15、透平Ⅱ14、回热器Ⅱ13、压缩机Ⅱ12、冷却器11和低温换热器Ⅱ10构成。高温换热器Ⅱ15冷侧出口与透平Ⅱ14入口相连，透平Ⅱ14出口与回热器Ⅱ13热侧入口相连，回热器Ⅱ13热侧出口与低温换热器Ⅱ10热侧入口相连，低温换热器Ⅱ10热侧出口与冷却器11入口相连，冷却器11出口与压缩机Ⅱ12入口相连，压缩机Ⅱ12出口与回热器Ⅱ13冷侧入口相连，回热器Ⅱ13冷侧出口与高温换热器Ⅱ15冷侧入口相连；
所述低温储热模块主要由低温储热—热罐8、低温储热—冷罐9、低温换热器Ⅰ7、低温换热器Ⅱ10、阀门Ⅲ163和阀门Ⅳ164构成。低温储热—热罐8出口通过阀门Ⅲ163与低温换热器Ⅰ7的热侧入口相连，低温换热器Ⅰ7的热侧出口与低温储热—冷罐10入口相连，低温储热—冷罐10出口通过阀门Ⅳ164与低温换热器Ⅱ10的冷侧入口相连，低温换热器Ⅱ10的冷侧出口与低温储热—热罐8入口相连；
所述低温地热模块包括地热回水进口17、地热回水出口18、水泵19以及阀门Ⅴ165和阀门Ⅵ166，地热回水进口17通过阀门Ⅴ165与低温换热器Ⅰ7热侧出口相连，地热回水出口18与水泵19入口相连，水泵19出口通过阀门Ⅵ166与低温换热器Ⅰ7的热侧入口相连。
优选地，高温储热—冷罐1和高温储热—热罐2采用的储热介质为熔融盐，由于熔融盐的工作温度区间高，可以提高循环参数，进而提高往返效率。
优选地，热泵循环和热机循环采用简单回热循环，工质为超临界二氧化碳，该循环结构简单，***紧凑。优选地，低温储热—冷罐9和低温储热—热罐8采用的储热介质为加压水，加压水廉价易得，比热大，存储体积小。具体运行方法为：
充电过程，打开阀门Ⅰ161，关闭阀门Ⅱ162，打开阀门Ⅲ163，关闭阀门Ⅳ164，运行热泵循环，关闭热机循环。使用电网多余电力驱动压缩机Ⅰ4，将回热器Ⅰ5冷侧出口的二氧化碳工质压缩至高温高压状态，高温高压的二氧化碳在高温换热器Ⅰ3中将热量传递至熔融盐，吸热后的熔融盐存储至高温储热—热罐2；在高温换热器Ⅰ3放热后的二氧化碳工质继续在回热器Ⅰ5放热，然后进入透平Ⅰ6膨胀；透平Ⅰ6出口的低温低压工质先在低温换热器Ⅰ7中吸收来自低温储热—热罐8中的热量，然后进入回热器Ⅰ5被加热，完成循环。故充电过程是将多余电力通过热泵循环转换为高品位热能储存至高温储热热罐。
优选地，如果电网所剩电力过多，在充电过程中，增加热泵循环工质流量，同时打开阀门165Ⅴ和阀门Ⅵ166，使经过地热加热后的回水加入低温换热器Ⅰ7热侧入口，提供热泵循环所需的低温热量；该方式可以改善低温地热资源不便于发电的特性，同时增强储热***的灵活性。
优选地，压缩机Ⅰ4入口压力为7.5-8.5MPa，出口压力为25-30MPa，维持主压缩机进口工质压力在临界点以上，保持整个循环在超临界状态。
优选地，低温换热器Ⅰ7热侧入口温度为50-65℃，确保透平出口超临界态工质可以在低温换热器中吸收热量，同时该温区也符合低温地热温度。
放电过程，关闭阀门Ⅰ161，打开阀门Ⅱ162，关闭阀门Ⅲ163，打开阀门Ⅳ164，关闭热泵循环，打开热机循环。冷却器11出口的低温低压工质进入压缩机Ⅱ12，压缩机Ⅱ12出口的低温高压工质先进入回热器Ⅱ13预热，然后再进入高温换热器Ⅱ15吸收高温储热—热罐2中的热量；从高温换热器Ⅱ15出来的高温高压工质进入透平Ⅱ14做功发电，然后进入回热器Ⅱ13放热；回热器Ⅱ13热侧出口工质继续在低温换热器Ⅱ10内放热，将低温热量通过加压水储存至低温储热—冷罐9，最后进入冷却器11，完成循环。故放电过程是根据电网需求将存储的高品位热能转换为电力，充电循环T-S如图2虚线所示。
优选地，压缩机Ⅱ14入口压力为7.5-8.5MPa，出口压力为25-30MPa，维持主压缩机进口工质压力在临界点以上，保持整个循环在超临界状态。优选地，压缩机Ⅱ14入口温度为32-40℃，维持主压缩机进口工质温度在临界点附近，减小压缩机耗功。
Claims (9)
1.一种耦合低温地热的热泵储电***，其特征在于，该***包括高温储热模块、热泵循环模块、热机循环模块、低温储热模块和低温地热模块；
所述高温储热模块包括高温储热—冷罐(1)、高温储热—热罐(2)、高温换热器Ⅰ(3)、高温换热器Ⅱ(15)以及阀门Ⅰ(161)、阀门Ⅱ(162)；所述高温储热—冷罐(1)出口通过阀门Ⅰ(161)与高温换热器Ⅰ(3)的冷侧入口相连，高温换热器Ⅰ(3)的冷侧出口与高温储热—热罐(2)入口相连；高温储热—热罐(2)出口通过阀门Ⅱ(162)与高温换热器Ⅱ(15)的热侧入口相连，高温换热器Ⅱ(15)的热侧出口与高温储热—冷罐(1)入口相连；
所述热泵循环模块包括高温换热器Ⅰ(3)、压缩机Ⅰ(4)、回热器Ⅰ(5)、透平Ⅰ(6)和低温换热器Ⅰ(7)；所述高温换热器Ⅰ(3)的热侧入口与压缩机Ⅰ(4)出口相连，高温换热器Ⅰ(3)的热侧出口与回热器Ⅰ(5)热侧入口相连，回热器Ⅰ(5)热侧出口与透平Ⅰ(6)入口相连，透平Ⅰ(6)出口与低温换热器Ⅰ(7)冷侧入口相连，低温换热器Ⅰ(7)冷侧出口与回热器Ⅰ(5)的冷侧入口相连，回热器Ⅰ(5)冷侧出口与压缩机Ⅰ(4)入口相连；
所述热机循环模块包括高温换热器Ⅱ(15)、透平Ⅱ(14)、回热器Ⅱ(13)、压缩机Ⅱ(12)、冷却器(11)和低温换热器Ⅱ(10)；所述高温换热器Ⅱ(15)冷侧出口与透平Ⅱ(14)入口相连，透平Ⅱ(14)出口与回热器Ⅱ(13)热侧入口相连，回热器Ⅱ(13)热侧出口与低温换热器Ⅱ(10)热侧入口相连，低温换热器Ⅱ(10)热侧出口与冷却器(11)入口相连，冷却器(11)出口与压缩机Ⅱ(12)入口相连，压缩机Ⅱ(12)出口与回热器Ⅱ(13)冷侧入口相连，回热器Ⅱ(13)冷侧出口与高温换热器Ⅱ(15)冷侧入口相连；
所述低温储热模块包括低温储热—热罐(8)、低温储热—冷罐(9)、低温换热器Ⅰ(7)、低温换热器Ⅱ(10)以及阀门Ⅲ(163)和阀门Ⅳ(164)；所述低温储热—热罐(8)出口通过阀门Ⅲ(163)与低温换热器Ⅰ(7)的热侧入口相连，低温换热器Ⅰ(7)的热侧出口与低温储热—冷罐(9)入口相连；低温储热—冷罐(9)出口通过阀门Ⅳ(164)与低温换热器Ⅱ(10)的冷侧入口相连，低温换热器Ⅱ(10)的冷侧出口与低温储热—热罐(8)入口相连；
所述低温地热模块包括地热回水进口(17)、地热回水出口(18)、水泵(19)以及阀门Ⅴ(165)和阀门Ⅵ(166)，地热回水进口(17)通过阀门Ⅴ(165)与低温换热器Ⅰ(7)热侧出口相连，地热回水出口(18)与水泵(19)入口相连，水泵(19)出口通过阀门Ⅵ(166)与低温换热器Ⅰ(7)的热侧入口相连。
2.如权利要求1所述的一种耦合低温地热的热泵储电***，其特征在于，高温储热—冷罐(1)和高温储热—热罐(2)采用的储热介质为熔融盐。
3.如权利要求1所述的一种耦合低温地热的热泵储电***，其特征在于，热泵循环和热机循环采用回热循环，工质均为超临界二氧化碳。
4.如权利要求1所述的一种耦合低温地热的热泵储电***，其特征在于，低温储热—冷罐(9)和低温储热—热罐(8)采用的储热介质为加压水。
5.如权利要求1至4任一项所述的一种耦合低温地热的热泵储电***的运行方法，其特征在于，充电过程：打开阀门Ⅰ(161)，关闭阀门Ⅱ(162)，打开阀门Ⅲ(163)，关闭阀门Ⅳ(164)，运行热泵循环，关闭热机循环；使用电网多余电力驱动压缩机Ⅰ(4)，将回热器Ⅰ(5)冷侧出口的二氧化碳工质压缩至高温高压状态，高温高压的二氧化碳在高温换热器Ⅰ(3)中将热量传递至熔融盐，吸热后的熔融盐存储至高温储热—热罐(2)；在高温换热器Ⅰ(3)放热后的二氧化碳工质继续在回热器Ⅰ(5)放热，然后进入透平Ⅰ(6)膨胀；透平Ⅰ(6)出口的低温低压工质先在低温换热器Ⅰ(7)中吸收来自低温储热—热罐(8)中的热量，然后进入回热器Ⅰ(5)被加热，完成循环；故充电过程是将多余电力通过热泵循环转换为高品位热能储存至高温储热热罐。
当电网所剩电力过多，热泵循环所需低温热量大于低温储热量时，在充电过程中，增加热泵循环工质流量，同时打开阀门Ⅴ(165)和阀门Ⅵ(166)，使经过地热加热后的回水加入低温换热器Ⅰ(7)热侧入口，提供热泵循环所需的低温热量；
放电过程：关闭阀门Ⅰ(161)，打开阀门Ⅱ(162)，关闭阀门Ⅲ(163)，打开阀门Ⅳ(164)，关闭热泵循环，打开热机循环；冷却器(11)出口的低温低压工质进入压缩机Ⅱ(12)，压缩机Ⅱ(12)出口的低温高压工质先进入回热器Ⅱ(13)预热，然后再进入高温换热器Ⅱ(15)吸收高温储热—热罐(2)中的热量；从高温换热器Ⅱ(15)出来的高温高压工质进入透平Ⅱ(14)做功发电，然后进入回热器Ⅱ(13)放热；回热器Ⅱ(13)热侧出口工质继续在低温换热器Ⅱ(10)内放热，将低温热量通过加压水储存至低温储热—冷罐(9)，最后进入冷却器(11)，完成循环；故放电过程是根据电网需求将存储的高品位热能转换为电力。
6.如权利要求5所述的一种耦合低温地热的热泵储电***的运行方法，其特征在于，充电过程中，压缩机Ⅰ(4)入口压力为7.5-8.5MPa，出口压力为25-30MPa。
7.如权利要求5所述的一种耦合低温地热的热泵储电***的运行方法，其特征在于，充电过程中，低温换热器Ⅰ(7)热侧入口温度为50-65℃。
8.如权利要求5所述的一种耦合低温地热的热泵储电***的运行方法，其特征在于，放电过程中，压缩机Ⅱ(12)入口压力为7.5-8.5MPa，出口压力为25-30MPa。
9.如权利要求5所述的一种耦合低温地热的热泵储电***的运行方法，其特征在于，放电过程中，压缩机Ⅱ(12)入口温度为32-40℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210468384.4A CN114738068A (zh) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 一种耦合低温地热的热泵储电***及运行方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210468384.4A CN114738068A (zh) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 一种耦合低温地热的热泵储电***及运行方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114738068A true CN114738068A (zh) | 2022-07-12 |
Family
ID=82286486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210468384.4A Pending CN114738068A (zh) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 一种耦合低温地热的热泵储电***及运行方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114738068A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106224040A (zh) * | 2016-09-30 | 2016-12-14 | 西安热工研究院有限公司 | 一种电热储能多联产*** |
| WO2019056604A1 (zh) * | 2017-09-20 | 2019-03-28 | 河海大学常州校区 | 基于复合能源的太阳能溴化锂吸收式三联供*** |
| CN109869292A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-06-11 | 西安交通大学 | 一种以二氧化碳为工质的中低温热源/地热储能发电***及方法 |
| JP3230516U (ja) * | 2020-06-02 | 2021-02-04 | 西安熱工研究院有限公司Ｘｉ’ａｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ＣＯ．，ＬＴＤ． | 廃熱回収用超臨界二酸化炭素ブレイトンサイクル発電システム |
-
2022
- 2022-04-29 CN CN202210468384.4A patent/CN114738068A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106224040A (zh) * | 2016-09-30 | 2016-12-14 | 西安热工研究院有限公司 | 一种电热储能多联产*** |
| WO2019056604A1 (zh) * | 2017-09-20 | 2019-03-28 | 河海大学常州校区 | 基于复合能源的太阳能溴化锂吸收式三联供*** |
| CN109869292A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-06-11 | 西安交通大学 | 一种以二氧化碳为工质的中低温热源/地热储能发电***及方法 |
| JP3230516U (ja) * | 2020-06-02 | 2021-02-04 | 西安熱工研究院有限公司Ｘｉ’ａｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ＣＯ．，ＬＴＤ． | 廃熱回収用超臨界二酸化炭素ブレイトンサイクル発電システム |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 吴智泉等: "闭式布雷顿循环热泵储电***的㶲分析", 《太阳能学报》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110206599B (zh) | 一种冷热电联储联供*** | |
| CN107630726B (zh) | 一种基于超临界二氧化碳循环的多能混合发电***及方法 | |
| CN109026241B (zh) | 一种热泵压缩空气储能*** | |
| CN204610203U (zh) | 一种绝热压缩空气蓄能与太阳能集成的*** | |
| CN109441741B (zh) | 一种基于超临界二氧化碳循环的可调峰储能***及其控制方法 | |
| CN110206598B (zh) | 一种基于间接储冷储热的热泵储能发电*** | |
| CN108533476A (zh) | 一种热泵超临界空气储能*** | |
| CN210370822U (zh) | 一种基于阵列化储冷储热的热泵储能发电*** | |
| CN214660665U (zh) | 一种配备电热储能的光伏发电*** | |
| CN110206600B (zh) | 一种基于阵列化储冷储热的热泵储电***及方法 | |
| CN208870659U (zh) | 一种热泵压缩空气储能*** | |
| CN111022139A (zh) | 一种燃煤发电机组耦合液化空气储能发电*** | |
| CN112524001A (zh) | 一种基于跨临界朗肯循环的热泵储电*** | |
| CN109854466B (zh) | 一种利用太阳能的冷热电联产*** | |
| CN114033517B (zh) | 一种基于二氧化碳压缩储能的地热发电和冷热供应***及运行方法 | |
| CN110552750B (zh) | 一种非共沸有机朗肯-双喷射冷热电联供*** | |
| CN113187680B (zh) | 一种配备电热储能的光伏发电***及运行方法 | |
| CN111141056A (zh) | 一种基于间接储冷储热的热泵储能*** | |
| CN207348915U (zh) | 基于超临界二氧化碳循环的多能混合发电*** | |
| CN113775492A (zh) | 一种共享设备的co2布雷顿与热泵联合循环***及运行方法 | |
| CN210441302U (zh) | 一种冷热电联储联供*** | |
| CN210370818U (zh) | 一种基于间接储冷储热的热泵储能发电*** | |
| CN117424256A (zh) | 基于卡诺电池的微电网调峰-热电联供***及控制方法 | |
| CN115031283B (zh) | 一种热电灵活储供***及其运行方法 | |
| CN114738068A (zh) | 一种耦合低温地热的热泵储电***及运行方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220712 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |