[發明專利]一種跨臨界CO2

有效

• 申請號: 202010354890.1
• 申請日: 2020-04-29
• 公開（公告）號: CN111561363B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 劉方;劉丹;余妍;張永煜
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: F01K7/32
• 分類號: F01K7/32;F01K13/00;F01K25/10;F01D15/08;F01D15/10;F24S20/00;F25B27/00;F25B30/02
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發明提供了一種跨臨界CO₂發電驅動的熱泵儲能系統，包括：太陽能收集組件，包括用于收集太陽能的太陽能集熱器、通過管道與太陽能集熱器構成循環連接的儲油箱和油泵；跨臨界CO₂發電驅動組件，包括內部通過有管道的第一蒸發器、與第一蒸發器連接的透平膨脹機、與透平膨脹機連接的回熱器、與回熱器連接的冷凝器、與冷凝器連接的工質泵以及與工質泵連接的第二蒸發器；以及熱泵儲能組件，包括與透平膨脹機連接的壓縮機、與壓縮機連接的氣體冷卻器、與氣體冷卻器連接的儲熱罐、與壓縮機連接的第三蒸發器、與第三蒸發器連接的儲冷罐、與氣體冷卻器連接并與第三蒸發器連接的噴射器以及與噴射器連接的氣液分離器。

技術領域

本發明屬于新能源發電儲能技術領域，具體涉及一種跨臨界CO₂發電驅動的熱泵儲能系統。

背景技術

現有技術中的雙模式跨臨界CO₂熱泵儲能系統，可以提高熱泵性能效率，并且可以大大提高可再生能源在綜合能源系統中的滲透率。但其熱泵的用電仍然來自于電網，電能來源過于單一且使用傳統的燃煤電能不利于環保。利用低品位能發電驅動熱泵儲能系統中的壓縮機做功，有利于節能環保。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種跨臨界CO₂發電驅動的熱泵儲能系統。

本發明提供了一種跨臨界CO₂發電驅動的熱泵儲能系統，具有這樣的特征，包括：太陽能收集組件，包括用于收集太陽能的太陽能集熱器、通過管道與太陽能集熱器構成循環連接的儲油箱和油泵；跨臨界CO₂發電驅動組件，包括內部通過有管道的第一蒸發器、與第一蒸發器連接的透平膨脹機、與透平膨脹機連接的回熱器、與回熱器連接的冷凝器、與冷凝器連接的工質泵以及與工質泵連接的第二蒸發器；以及熱泵儲能組件，包括與透平膨脹機連接的壓縮機、與壓縮機連接的氣體冷卻器、與氣體冷卻器連接的儲熱罐、與壓縮機連接的第三蒸發器、與第三蒸發器連接的儲冷罐、與氣體冷卻器連接并與第三蒸發器連接的噴射器以及與噴射器連接的氣液分離器，其中，工質泵和第二蒸發器之間還連接有回熱器，太陽能集熱器、儲油箱以及油泵構成第一循環子系統，第一循環子系統中的循環介質為導熱油，通過太陽能集熱器收集太陽能熱量來對管道中的導熱油進行加熱，第一蒸發器、透平膨脹機、回熱器、冷凝器、工質泵以及第二蒸發器構成第二循環子系統，第二循環子系統中的循環介質為CO₂，通過第一蒸發器或第二蒸發器將CO₂加熱成為高溫超臨界CO₂工質來推動透平膨脹機做功，第二蒸發器與第一蒸發器之間還設有第一蒸發器入口氣動門，第一蒸發器與透平膨脹機之間還設置有氣動門和氣動調門，通過控制氣動調門的開度大小來調整流體流量，進而調整透平膨脹機與壓縮機的出力，第二循環子系統中還設有一條支路，支路的一端連接于第二蒸發器與第一蒸發器入口氣動門之間，支路的一端連接于第一蒸發器與氣動門之間，支路中還設有第一蒸發器旁路氣動門，壓縮機、氣體冷卻器、第三蒸發器、噴射器以及氣液分離器構成第三循環子系統，第三循環子系統中的循環介質為CO₂，壓縮機由透平膨脹機驅動進行做功來對CO₂進行升溫加壓，升溫加壓后的CO₂進入氣體冷卻器與儲熱介質換熱存儲熱量，隨后CO₂降溫排出，通過噴射器進入氣液分離器進行氣液分離，氣態CO₂進入壓縮機，液態CO₂進入第三蒸發器吸收空氣中熱量變成氣態，再被引射回噴射器，形成循環，熱量儲存在儲熱罐中，第三蒸發器中的冷量儲存在儲冷罐中。

在本發明提供的跨臨界CO₂發電驅動的熱泵儲能系統中，還可以具有這樣的特征：其中，儲油箱還連接有用于注入導熱油的注油手動一次門以及與注油手動一次門連接的注油手動二次門，儲油箱還連接有用于排污的儲油箱排污一次門以及與儲油箱排污一次門連接的儲油箱排污二次門。