[發(fā)明專利]基于布雷頓循環(huán)的熱泵式儲(chǔ)能及冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011151186.2
• 申請(qǐng)日: 2020-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN112302750B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙長(zhǎng)穎;趙耀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F01K25/00
• 分類號(hào): F01K25/00;F01K25/06;F04B35/04;F01B23/10;F25B29/00;F25B9/06
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于布雷頓循環(huán)的熱泵式儲(chǔ)能及冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，包括：電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、高溫壓縮機(jī)、低溫壓縮機(jī)、高溫膨脹機(jī)、低溫膨脹機(jī)、儲(chǔ)熱裝置、儲(chǔ)冷裝置、外部換熱器、回?zé)崞骱途彌_室，其中：電動(dòng)機(jī)為儲(chǔ)能過程中的高溫壓縮機(jī)提供能量，發(fā)電機(jī)將釋能過程中高溫膨脹機(jī)的膨脹功轉(zhuǎn)換為電能，壓縮機(jī)、儲(chǔ)熱裝置、膨脹機(jī)和儲(chǔ)冷裝置依次閉環(huán)連接，回?zé)崞髟O(shè)置于換熱器與壓縮機(jī)之間或換熱器與膨脹機(jī)之間，換熱器連接回?zé)崞骱蛢?chǔ)冷裝置或回?zé)崞骱蛢?chǔ)熱裝置。本發(fā)明通過管殼式或堆積床式梯級(jí)相變儲(chǔ)熱裝置與儲(chǔ)冷裝置對(duì)系統(tǒng)儲(chǔ)能與釋能過程中的熱能和冷能進(jìn)行存儲(chǔ)和利用，實(shí)現(xiàn)了冷熱電聯(lián)供，提升了儲(chǔ)能密度，并可為用戶進(jìn)一步提供不同品位的熱能與冷能以滿足不同的能量需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種儲(chǔ)能領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種基于布雷頓循環(huán)的熱泵式儲(chǔ)能及冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和液流電池儲(chǔ)能等。抽水蓄能與壓縮空氣儲(chǔ)能的建設(shè)周期長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境影響大，且受到地理、地質(zhì)條件的限制。而液流電池儲(chǔ)能則面臨使用壽命不足和成本較高的問題。熱泵式儲(chǔ)電系統(tǒng)能夠彌補(bǔ)上述大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，其中，基于布雷頓循環(huán)的熱泵式儲(chǔ)電系統(tǒng)是重要的技術(shù)分支。目前，基于布雷頓循環(huán)的熱泵式儲(chǔ)電系統(tǒng)仍然僅限于完成電能的存儲(chǔ)與釋放，不能實(shí)現(xiàn)冷熱電聯(lián)供，無法滿足用戶對(duì)多樣化能源的需求。此外，基于布雷頓循環(huán)的熱泵式儲(chǔ)電系統(tǒng)依然采用堆積床式單級(jí)顯熱儲(chǔ)熱罐與儲(chǔ)冷罐，儲(chǔ)能密度小，且無法為用戶提供多品位的熱能與冷能。

現(xiàn)有儲(chǔ)熱與儲(chǔ)冷裝置均是采用顯熱材料的單級(jí)堆積床式儲(chǔ)熱與儲(chǔ)冷裝置，儲(chǔ)熱密度小，并且無法實(shí)現(xiàn)冷熱電的同時(shí)聯(lián)供，更無法實(shí)現(xiàn)不同品位熱能與冷能的供應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種基于布雷頓循環(huán)的熱泵式儲(chǔ)能及冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，采用了梯級(jí)相變裝置，在目前熱泵式儲(chǔ)電技術(shù)的基礎(chǔ)上通過管殼式或堆積床式梯級(jí)相變儲(chǔ)熱裝置與儲(chǔ)冷裝置對(duì)系統(tǒng)儲(chǔ)能與釋能過程中的熱能和冷能進(jìn)行存儲(chǔ)和利用，實(shí)現(xiàn)了冷熱電聯(lián)供，并增大了儲(chǔ)能密度，而且進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了為用戶提供多品位熱能與冷能的目標(biāo)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種基于布雷頓循環(huán)的熱泵式儲(chǔ)能及冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，包括：電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、高溫壓縮機(jī)、低溫壓縮機(jī)、高溫膨脹機(jī)、低溫膨脹機(jī)、儲(chǔ)熱裝置、儲(chǔ)冷裝置、外部換熱器、回?zé)崞骱途彌_室，其中：電動(dòng)機(jī)為儲(chǔ)能過程中的高溫壓縮機(jī)提供能量，發(fā)電機(jī)將釋能過程中高溫膨脹機(jī)的膨脹功轉(zhuǎn)換為電能，壓縮機(jī)、儲(chǔ)熱裝置、膨脹機(jī)和儲(chǔ)冷裝置依次閉環(huán)連接，回?zé)崞髟O(shè)置于換熱器與壓縮機(jī)之間或換熱器與膨脹機(jī)之間，換熱器連接回?zé)崞骱蛢?chǔ)冷裝置或回?zé)崞骱蛢?chǔ)熱裝置。

所述的儲(chǔ)熱裝置和儲(chǔ)冷裝置采用管殼式梯級(jí)相變裝置或堆積床式梯級(jí)相變裝置。

所述的管殼式梯級(jí)相變裝置為填充多種相變材料的多個(gè)管殼式罐體依次排列而成的儲(chǔ)熱罐序列與儲(chǔ)冷罐序列，或是填充多種相變材料的單個(gè)管殼式儲(chǔ)熱罐與儲(chǔ)冷罐。

所述的堆積床式梯級(jí)相變裝置是填充多種相變膠囊的多個(gè)堆積床式罐體依次排列而成的儲(chǔ)熱罐序列與儲(chǔ)冷罐序列，或是填充多種相變膠囊的單個(gè)堆積床式儲(chǔ)熱罐與儲(chǔ)冷罐。

所述的相變材料或相變膠囊的排布原則是：在儲(chǔ)熱裝置中，相變溫度沿儲(chǔ)能過程中工質(zhì)流動(dòng)方向依次降低；在儲(chǔ)冷裝置中，相變溫度沿儲(chǔ)能過程中工質(zhì)流動(dòng)方向依次升高。

所述的壓縮機(jī)和膨脹機(jī)采用同時(shí)用于儲(chǔ)能與釋能過程的可逆式壓縮機(jī)與膨脹機(jī)，或采用分別用于儲(chǔ)能與釋能過程的壓縮機(jī)與膨脹機(jī)。

所述的基于布雷頓循環(huán)的熱泵式儲(chǔ)能及冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)中進(jìn)一步設(shè)有用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)管路內(nèi)的工質(zhì)壓力與流量的緩沖室。

技術(shù)效果