[发明专利]耦合高温热泵循环的液态空气储能方法及系统

说明书

本发明提供一种耦合高温热泵循环的液态空气储能方法及系统，所述方法包括：获取液态空气储能通路、液态空气释能通路和高温热泵循环通路的系统比例参数；构建液态空气储能通路、液态空气释能通路和高温热泵循环通路基于第一系统参数的循环效率目标函数和效率目标函数；以循环效率、效率最大化为目标，构建耦合高温热泵循环函数；根据系统比例参数添加权重特征值，利用模糊隶属函数求解得到所述耦合高温热泵循环函数的最优折衷解，输出第二系统参数，并将第二系统参数作为耦合高温热泵循环的参数。本发明通过提出以系统循环效率、效率最大化为目标，并结合热泵循环通路，有效改善系统的性能指标，实现了耦合高温热泵循环的效率最大化。

技术领域

本发明涉及分布式能源和储能技术领域，尤其涉及一种耦合高温热泵循环的液态空气储能方法及系统。

背景技术

受能源危机和环境污染的影响，可再生能源的合理发展日益重要。2020年可再生能源全球状况报告指出，可再生能源在终端能源消费占比为11％，在发电市场占比超过27％，可再生能源在全球范围内得到了快速发展。然而，可再生能源的发电量受天气状况和昼夜周期的影响，固有的间歇性和波动性为电网的安全、稳定运行带来严峻挑战。储能技术作为一种有效提升可再生能源消纳的技术手段，能够增强可再生能源利用的可调控性，灵活实现用能的削峰填谷。

其中，液态空气储能是一种具有高储能密度，无地理条件限制，环境友好型的大规模物理储能技术。在用能低谷时，经压缩后的空气液化并进行常压存储，在用电高峰时，液态空气释放冷能、膨胀发电。在空气压缩过程中所产生的压缩热通常过剩，无法被完全利用并部分以热能形式耗散。空气膨胀过程中的膨胀机入口温度主要取决于压缩热的品位，系统的电能转化效率低，液态空气储能系统的整体能源利用效率有待进一步提高。

另一方面，工业余热的回收方式有很多种，目前主要的应用领域包括预热、制冷、供热等。对于工业余热中的低温热源，直接对其利用比较困难，采用中高温热泵技术提升工业余热温度、进行能量升级，拓展工业余热的应用具有广阔发展前景。

发明内容

本发明提供一种耦合高温热泵循环的液态空气储能方法，用以解决现有空气膨胀过程中的膨胀机入口温度主要取决于压缩热的品位，系统的电能转化效率低的缺陷，通过提出以系统循环效率、效率最大化为目标，建立系统优化模型，并结合热泵循环通路，提升进入膨胀机的空气温度，增大发电功率，有效改善系统的性能指标，实现了耦合高温热泵循环的系统效率最大化。

本发明还提供一种耦合高温热泵循环的液态空气储能系统，用以解决现有空气膨胀过程中的膨胀机入口温度主要取决于压缩热的品位，系统的电能转化效率低的缺陷，通过在液态空气储能系统中耦合高温热泵循环，以压缩余热为低温热源，通过高温热泵循环，提升进入膨胀机的空气温度，增大发电功率，有效改善系统的性能指标。

根据本发明第一方面提供的一种耦合高温热泵循环的液态空气储能方法，包括：液态空气储能通路、液态空气释能通路和高温热泵循环通路，其中，所述高温热泵循环通路分别与所述液态空气储能通路和所述液态空气释能通路连接，所述方法包括：

获取所述液态空气储能通路、所述液态空气释能通路和所述高温热泵循环通路的系统比例参数；

构建所述液态空气储能通路、所述液态空气释能通路和所述高温热泵循环通路基于第一系统参数的循环效率目标函数和效率目标函数；

以循环效率、效率最大化为目标，构建基于所述循环效率目标函数和所述效率目标函数的耦合高温热泵循环函数，并根据所述第一系统参数和智能算法对耦合高温热泵循环函数求解，得到耦合高温热泵循环方案集；

根据所述系统比例参数分别为所述循环效率目标函数和所述效率目标函数添加权重特征值，利用模糊隶属函数求解得到所述耦合高温热泵循环函数的最优折衷解，输出所述最优折衷解的第二系统参数，并将所述第二系统参数作为耦合高温热泵循环的参数。