[发明专利]固体串联型热泵式循环储能方法及装置

说明书

本发明提供一种固体串联型热泵式循环储能方法及装置，包括储能模式、发电模式和热能综合利用模式。在采用储能模式时，常温工作介质经压缩机绝热压缩，再经固体蓄热系统进行等压放热，后进入透平绝热膨胀对外做功，然后通过固体蓄冷系统进行等压吸热；随后回到压缩机并重复上述过程；其装置则沿工作介质的走向依次排布有流量控制阀、压缩机、固体蓄热系统、透平和固体蓄冷系统且形成回路。发电模式和热能综合利用模式则与之相反。本发明通过高效的固体串联型热泵式循环储能方法及装置，解决光伏发电以及风能发电中的弃风以及弃光问题以及电网峰谷电的削峰填谷问题，高效地供电供暖，或在供电的同时提供暖气以及冷气等热能综合应用。

技术领域

本发明涉及一种储能的方法及其装置，特别是一种固体串联型热泵式循环储能方法及装置。

背景技术

随着科技的发展以工业的进步，现代社会原来越离不开以电能为基础的能源，然后电能的供需不匹配往往照成很多的浪费，从电能的供应角度讲，以太阳能以及风能为代表的绿色能源是能源发展的一个长期趋势，然而由于绿色能源一般受到天气、季节，阳光等自然条件的影响，难以提供稳定的能源输出，从而很难输出与电网匹配的电力。因此现阶段绿色能源的弃风以及弃光问题非常严重。另一方面，从电能的需求角度讲，社会对电能的需求在时间上是不均匀的，时段上昼夜用电的峰谷现象以及夜间对冷气以及暖气的需求高于用于驱动电器的电力，

为了将弃风以及弃光的电能加以利用，另一方面根据用电需求对供电削峰填谷并满足冷气与供暖的需求，通过储能技术将能源供需不匹配问题均匀化，并综合考虑电能的综合利用是很有必要的。蓄热储能作为三大储能技术中唯一没有选址要求的，蓄热砖或陶瓷作为一种廉价且高热容的材料，具有很高的温度适用性，即可用于蓄热也可用于蓄冷，结合可逆热力学循环原理，通过制冷循环将电能通过蓄热以及蓄冷进行储能，另一方面根据需求，在用电高峰时期通过发电，供暖以及冷气等形式释放。

本申请人的在先申请(申请号201711402735.7)公开了一种热泵式储能供电供热方法及装置，通过互为可逆的制冷储能和供电供热的方法及其装置，解决光伏发电以及风能发电中的弃风以及弃光问题，一方面该在先申请仅仅具有一种供电模式，未考虑夜间对冷气以及供暖需求大于电能的情况；另一方面液体蓄热有很严格的温度显示，需要考虑液体蓄热介质的熔点以及沸点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服传统电加热蓄热介质储能方式转换效率低下的缺点，同时克服光伏发电以及风能发电中的弃风以及弃光以及峰谷电的削峰填谷问题，提供一种储能综合利用的固体串联型热泵式循环储能方法及装置。

本发明一方面借鉴热力学中卡诺循环与逆卡诺循环互为可逆的原理，通过逆卡诺循环做功将低温热源的热量转移到高温热源实现储能，再通过高温热源的热量转移到低温热源时对外界做功实现释能。另一方面采用价格低廉的蓄热砖以及陶瓷材料作为蓄热或蓄冷介质，这些材料具有适用温度广、成本低，不相变等特性。此外我们将固体蓄热系统或固体蓄冷系统设计为蓄热砖或陶瓷材料的固体小块串联的形式，使得每个固体蓄热子模块或固体蓄冷子模块之间相互独立，以便于形成自然的温度梯度。

由此，本发明提供一种固体串联型热泵式循环储能方法，其包括储能模式和释能模式，其中，

储能模式：常温的工作介质经过压缩机绝热压缩之后，通过固体蓄热系统进行等压放热过程，然后进入透平绝热膨胀对外做功，然后通过固体蓄冷系统进行等压吸热；随后回到压缩机并重复上述过程；

所述释能模式包括以下两种可切换的模式：

(1)发电模式：常温的工作介质通过固体蓄冷系统进行等压放热，然后经过压缩机绝热压缩，继而通过固体蓄热系统进行等压吸热，然后进入透平绝热膨胀对外做功，最后作为热源释放到外界；在此过程中净输出的功用于供电；