[发明专利]布雷顿-有机朗肯循环式储能供电方法及装置

说明书

本发明提供一种布雷顿‑有机朗肯循环式储能供电方法，包括储能模式和供电模式。在储能模式时，常温的工作介质经过压缩机绝热压缩，通过蓄热系统进行等压放热；工作介质向余热锅炉排出热量，进入透平进行绝热膨胀，然后通过蓄冷系统进行等压吸热；有机工质进入余热锅炉以吸收热量成为蒸汽，蒸汽在汽轮机中绝热膨胀做功，排气在冷凝器中等压放热，凝结为冷凝的有机工质，工质泵将冷凝的有机工质绝热压缩，有机工质回到余热锅炉并重复上述过程。供热供电模式为此过程的逆循环。本发明还提供相应的储能供电装置。本发明的储能供电方法通过互为可逆的布雷顿循环，并利用有机朗肯循环回收利用低温余热，进一步提高储能效率。

技术领域

本发明涉及一种储能的方法及其装置，特别是一种布雷顿-有机朗肯循环式储能供电方法及装置。

背景技术

以太阳能、风能以及水力势能为代表的绿色能源具有环保且取之不尽的优势，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。因此采取一定的储能技术，以空间换取时间是一个较好的解决方案。以熔盐储能为代表的物理储能相对而言具有低成本，高效率以及结构简单等特点。目前主要以电加热方式或者通过电加热导热介质进行蓄热。但缺点是蓄热和发电之间的转换效率仍不理想。

本申请人的在先授权专利(热泵式储能供电供热方法及装置ZL201711402735.7)公开了一种热泵式储能供电供热方法及装置，通过互为可逆的布雷顿循环作为储能发电原理，逆布雷顿循环储能，布雷顿循环发电。其中通过熔盐蓄热以及防冻液蓄冷储能；在发电模式下蓄冷介质降低压缩机入口气体温度，同时蓄热介质提高透平的入口气体温度以实现储能并发电目的。本专利在此基础上考虑到此储能系统的实际储能效率约为40％-70％，根据能量守恒，会有大量的低温余热排出，此专利利用有机朗肯循环系统回收利用低温余热。有机朗肯循环利用低熔点有机溶剂作为工作介质，可以有效回收利用低温热能并发电。

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效率低下的缺点，同时解决光伏发电以及风能发电中的弃风以及弃光问题，提供一种高效的热泵式储能供电供热的方法及其装置。

这里我们考虑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发电。但现实中，卡诺循环和逆卡诺循环的物理过程难以实现，因而本发明利用逆布雷顿循环储能，正布雷顿循环发电，由于逆布雷顿循环与正布雷顿循环在理想情况下互为可逆，因此其理论储能后发电的转换效率一般来说优于直接电加热或电加热导热介质等传统方式。这种储能方式同时具备成本低廉的特点，熔盐成本很低，用不锈钢做容器成本也较低，工作介质可选用空气；储电的同时可以供应暖气和冷气。

此外，本发明利用有机朗肯循环系统回收利用低温余热。有机朗肯循环利用低熔点有机溶剂作为工作介质，可以有效回收利用低温热能并发电。

为了实现上述目的，由此，本发明提供一种布雷顿-有机朗肯循环式储能供电方法，包括如下模式：

(1)储能模式：常温的工作介质经过压缩机绝热压缩之后，通过蓄热系统进行等压放热过程；工作介质向余热锅炉排出热量，进入透平进行绝热膨胀以对外做功，然后通过蓄冷系统进行等压吸热过程，再循环或释放到外界；

(2)供电模式：常温工作介质通过蓄冷系统进行等压放热，然后经过压缩机绝热压缩，继而通过主蓄热系统进行等压吸热，然后进入透平进行绝热膨胀以对外做功，然后工作介质向余热锅炉排出热量，随后循环或释放到外界；在此过程中净输出的功用于供电；

对于所述储能模式和供电模式，有机工质进入余热锅炉以吸收所述工作介质向余热锅炉排出的热量，使之等压吸热成为有机工质的蒸汽，有机工质的蒸汽在汽轮机中绝热膨胀做功，汽轮机的排气在冷凝器中等压放热，凝结为冷凝的有机工质，工质泵将冷凝的有机工质绝热压缩，有机工质回到余热锅炉并重复上述过程。