[發明專利]一種利用LNG冷能的卡諾電池

在審

• 申請號: 202211376786.8
• 申請日: 2022-11-04
• 公開（公告）號: CN115682797A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 鄧良才;王文博;徐勇剛;羅沖;崔云威
• 申請（專利權）人: 中國成達工程有限公司
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;F22B1/02;F22B33/18;F28D21/00;F01D15/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 何祖斌

本發明屬于儲能技術領域，特別涉及一種利用LNG冷能的卡諾電池。其技術方案為：一種利用LNG冷能的卡諾電池，包括壓縮做功系統、蒸汽發電系統、低溫熔鹽儲罐和高溫熔鹽儲罐，壓縮做功系統的輸入端利用電能，壓縮做功系統包括換熱器，低溫熔鹽儲罐的熔鹽出口與高溫熔鹽儲罐的熔鹽進口之間連接有儲熱管路，儲熱管路穿過換熱器吸收介質熱量，高溫熔鹽儲罐的熔鹽出口與低溫熔鹽儲罐的熔鹽進口之間連接有放熱管路，放熱管路穿過蒸汽發生器對介質加熱；還包括LNG管路，壓縮做功系統的冷卻單元和蒸汽發電系統的冷卻單元均與LNG管路換熱。本發明提供了一種充分利用LNG冷能的卡諾電池。

技術領域

本發明屬于儲能技術領域，特別涉及一種利用LNG冷能的卡諾電池。

背景技術

“卡諾”電池是一種低成本、不受地域限制(相對于目前常見的抽水蓄能)、且能夠儲存GWh電量的儲能技術。鑒于在德國乃至世界范圍內，隨著能源系統轉型的深入，波動的可再生能源在發電中所占的比例越來越大，如何保證電網穩定安全運行的問題也越來越凸顯，大規模儲能是解決這一問題的核心技術之一。如今和可預見的將來，電池存儲太昂貴且其循環壽命太差。在燃氣輪機發電廠中用碳中性合成燃料(屬于化學儲能的一種，儲存的能量來源于可再生能源或生物質)發電雖然也是一種路線，它具有所有儲能系統中最高的能量密度，但缺點是生產成本高，且它們的生產需要大量的生物質，而現在或不久的將來無法提供足夠數量的生物質。

在卡諾電池中，通過使用高溫熱泵將多余的可再生電能轉換為90℃至500℃之間的熱量。這些熱量廉價地存儲在水(90℃)或熔融鹽(約500℃)中，并在需要時通過熱能過程轉化為電能和熱能?？ㄖZ電池一個附加有價值的好處是，除了儲存電能以外，它們還具有提供熱量和制冷的能力。提供制冷的可能性對于印度和中國等國家的脫碳尤為重要。目前，熔鹽卡諾電池的儲電設備成本約在300元每千瓦時(儲電效率最高可達70％，熱電聯供儲能效率在95％以上)，隨著利用熔鹽儲熱的太陽能光熱發電產業和技術發展，熔鹽卡諾電池的儲電設備成本還有很大的下降空間；而且熔鹽卡諾電池的儲能次數超過10000次，配備熔鹽儲熱的商業化太陽能光熱發電站一般使用年限在30～50年。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種充分利用LNG冷能的卡諾電池。

本發明所采用的技術方案為：

一種利用LNG冷能的卡諾電池，包括壓縮做功系統、蒸汽發電系統、低溫熔鹽儲罐和高溫熔鹽儲罐，壓縮做功系統的輸入端利用電能，壓縮做功系統包括換熱器，低溫熔鹽儲罐的熔鹽出口與高溫熔鹽儲罐的熔鹽進口之間連接有儲熱管路，儲熱管路穿過換熱器吸收介質熱量，高溫熔鹽儲罐的熔鹽出口與低溫熔鹽儲罐的熔鹽進口之間連接有放熱管路，放熱管路穿過蒸汽發生器對介質加熱；還包括LNG管路，壓縮做功系統的冷卻單元和蒸汽發電系統的冷卻單元均與LNG管路換熱。

本發明通過電能供給壓縮做功系統并通過壓縮做功系統的換熱器對熔鹽進行加熱，實現電能向熱能的轉化。高溫熔鹽對蒸汽發電系統的蒸汽發生器中的介質加熱并用于汽輪機發電。本發明的卡諾電池利用朗肯循環及卡諾循環，實現電能向熱能轉化，最后再度轉化為電能。本發明通過壓縮做功單元的換熱器對低溫熔鹽進行加熱，通過高溫熔鹽對蒸汽發生器中的介質加熱，實現了儲熱調峰的目的。本發明的卡諾電池在實現儲能的同時，可以利用LNG的冷能，實現對LNG的氣化，支持LGN向下游用戶供應。

作為本發明的優選方案，所述壓縮做功系統包括壓縮機，壓縮機的輸入端接入電能，壓縮機的出口通過管路與換熱器連接，換熱器的介質出口通過管路連接有膨脹機，膨脹機的介質出口通過管路連接有冷能換熱器，冷能換熱器的出口通過管路與壓縮機的進口連接。介質經壓縮機壓縮后，經換熱器對低溫熔鹽進行加熱，從而通過熔鹽儲存熱量。介質進入膨脹機對外界做功，且做功后的介質經冷能換熱器降溫后回到壓縮機，形成介質回路。

作為本發明的優選方案，所述LNG管路穿過冷能換熱器與介質換熱。冷能換熱器充分利用LNG的冷能對壓縮做功系統的介質進行降溫，并實現對LNG的氣化。