[發明專利]一種熱泵儲電與液態空氣耦合儲能系統

在審

• 申請號: 202210400952.7
• 申請日: 2022-04-14
• 公開（公告）號: CN114687823A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 王亮;張涵;陳海生;凌浩恕;張雙;白亞開
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F01K23/02
• 分類號: F01K23/02;F01K3/00;F01K27/00;F01K13/02;F25B30/02;F25B49/02
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 向森

本發明涉及熱泵儲電技術領域，具體涉及一種熱泵儲電與液態空氣耦合儲能系統。熱泵儲電與液態空氣耦合儲能系統，包括：熱泵儲電子系統，包括循環連接的第一壓縮膨脹機組、蓄熱器、第二壓縮膨脹機組、蓄冷器；空氣儲能子系統，包括依次連接的釋能膨脹機組、第一換熱器、第二換熱器、低溫介質儲罐，第一換熱器安裝有釋能膨脹機組的一側還連通有儲能壓縮機組，儲能壓縮機組與釋能膨脹機組在儲釋能過程分別使用。利用熱泵儲電子系統中的余熱對空氣儲能子系統進行補償，熱泵儲電子系統中的冷能用于液化空氣，使得熱泵儲電子系統與空氣儲能子系統的均能保持較高的儲能效率和儲能密度，進而提供系統整體的儲能效率和儲能密度。

技術領域

本發明涉及熱泵儲電技術和壓縮空氣儲能領域，具體涉及一種熱泵儲電與液態空氣耦合儲能系統。

背景技術

電力儲能技術主要是指在電網低負荷期間將難以儲存的電能轉化為其他容易儲存的能量進行儲存，在電網高負荷的時候輸出能量，用于削峰填谷，減輕電網波動。能量有多種形式，包括輻射，化學的，重力勢能，電勢能，電力，高溫，潛熱和動力。

現有技術中的熱泵儲電系統通常由壓縮機、膨脹機、儲熱器和儲冷器組成，其工作原理為，在儲能時通過逆向布雷頓循環(熱泵循環)將熱能從儲冷器內部“抽出”至儲熱器，并存儲冷能與熱能；當需要電能的時候，通過正向布雷頓循環(動力循環)將存儲的熱能和冷能轉化為電能。但是現有熱泵儲電技術中由于循環過程的不可逆會導致大量熱能直接向環境中排放，無法加以利用，造成了能量的大量浪費。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的熱泵儲電系統中存在熱能浪費的缺陷，從而提供一種熱泵儲電與液態空氣耦合儲能系統。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種熱泵儲電與液態空氣耦合儲能系統，包括：

熱泵儲電子系統，包括循環連接的第一壓縮膨脹機組、蓄熱器、第二壓縮膨脹機組、蓄冷器；

空氣儲能子系統，包括依次連接的釋能膨脹機組、第一換熱器、第二換熱器、低溫介質儲罐，第一換熱器安裝有釋能膨脹機組的一側還連通有儲能壓縮機組，釋能膨脹機組與儲能壓縮機組并聯設置，以使釋能膨脹機組和儲能壓縮機組在釋能環節和儲能環節分別使用；

第一換熱器與蓄熱器配合換熱，第二換熱器與蓄冷器配合換熱。

可選地，低溫介質儲罐的入口端安裝有第三閥門，低溫介質儲罐的出口端安裝有第四閥門，第三閥門遠離低溫介質儲罐的一端和第四閥門遠離低溫介質儲罐的一端均與第二換熱器連通。

可選地，低溫介質儲罐的出口端安裝有低溫泵。

可選地，第一壓縮膨脹機組與第二壓縮膨脹機組同軸連接。

可選地，第一換熱器內置安裝在蓄熱器內。

可選地，第二換熱器內置安裝在蓄冷器內。

可選地，蓄熱器為高溫填充床，高溫填充床內填充有蓄熱介質。

可選地，蓄熱介質為巖石、沙石、金屬顆粒或固體磚。

可選地，低溫介質儲罐內存儲有液態空氣。

可選地，釋能膨脹機組上同軸安裝有儲能發電機。

本發明技術方案，具有如下優點：

1.本發明提供的熱泵儲電與液態空氣耦合儲能系統，包括：熱泵儲電子系統，包括循環連接的第一壓縮膨脹機組、蓄熱器、第二壓縮膨脹機組、蓄冷器；空氣儲能子系統，包括依次連接的釋能膨脹機組、第一換熱器、第二換熱器、低溫介質儲罐，所述第一換熱器安裝有所述釋能膨脹機組的一側還連通有儲能壓縮機組，所述釋能膨脹機組與所述儲能壓縮機組并聯設置，以使釋能膨脹機組和儲能壓縮機組在釋能環節和儲能環節分別使用；所述第一換熱器與所述蓄熱器配合換熱，所述第二換熱器與所述蓄冷器配合換熱。