一种基于卡诺电池储能技术的风电消纳储能系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116031913A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202310128589.2(22)申请日2023.02.16(71)申请人湖南大学地址410082湖南省长沙市岳麓区麓山南路麓山门(72)发明人张冀黄晟吴鼎黄晓辉徐达(74)专利代理机构湖南兆弘专利事务所(普通合伙)43008专利代理师廖元宝(51)Int.Cl.H02J3/28(2006.01)H02J3/38(2006.01)H02J15/00(2006.01)H02J3/24(2006.01)F28D20/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种基于卡诺电池储能技术的风电消纳储能系统(57)摘要本发明公开了一种基于卡诺电池储能技术的风电消纳储能系统，包括热泵循环单元、相变储能单元、有机朗肯循环单元和电加热单元；所述热泵循环单元与所述相变储能单元之间设置有储热换热器，所述热泵循环单元将电能转化为热能，并通过储热换热器储存在相变储能单元内；所述电加热单元与所述相变储能单元相连，用于将热泵循环单元消纳容量之外的冗余电能转化为热能并储存在相变储能单元内；所述相变储能单元和有机朗肯循环单元之间设置有释热换热器，所述相变储能单元将储存的热能经释热换热器来驱动有机朗肯循环单元进行发电。本发明具有结构简单、平抑电网波动、促进新能源消纳以及调节电网稳定性等优点。CN116031913ACN116031913A权利要求书1/2页1.一种基于卡诺电池储能技术的风电消纳储能系统，其特征在于，包括热泵循环单元、相变储能单元、有机朗肯循环单元和电加热单元；所述热泵循环单元与所述相变储能单元之间设置有储热换热器(3)，所述热泵循环单元将电能转化为热能，并通过储热换热器(3)储存在相变储能单元内；所述电加热单元与所述相变储能单元相连，用于将热泵循环单元消纳容量之外的冗余电能转化为热能并储存在相变储能单元内；所述相变储能单元和有机朗肯循环单元之间设置有释热换热器(7)，所述相变储能单元将储存的热能经释热换热器(7)来驱动有机朗肯循环单元进行发电。2.根据权利要求1所述的基于卡诺电池储能技术的风电消纳储能系统，其特征在于，所述热泵循环单元包括电机(1)、压缩机(2)、热泵回热器(4)、膨胀阀(5)、地热提取模块、第一阀门和第二阀门；电机(1)通过轴与压缩机(2)出口相连，压缩机(2)出口通过第一阀门与储热换热器(3)的放热侧入口相连，储热换热器(3)的放热侧出口与热泵回热器(4)的热侧入口相连，热泵回热器(4)的热侧出口与膨胀阀(5)的入口相连，膨胀阀(5)的出口与地热提取模块的吸热侧入口相连，地热提取模块的吸热侧出口与热泵回热器(4)的冷侧入口相连，热泵回热器(4)的冷侧出口通过第二阀门与压缩机(2)的入口相连。3.根据权利要求2所述的基于卡诺电池储能技术的风电消纳储能系统，其特征在于，所述地热提取模块包括地热提取换热器(6)、地热回水出口(17)、地热回水进口(18)、水泵(19)、第十一阀门和第十二阀门；所述地热回水进口(18)通过第十二阀门与地热提取换热器(6)的热侧出口相连，地热回水出口(17)与水泵(19)入口相连，水泵(19)出口通过第十一阀门与地热提取换热器(6)的热侧入口相连。4.根据权利要求2或3所述的基于卡诺电池储能技术的风电消纳储能系统，其特征在于，所述热泵循环单元的循环工质为超临界二氧化碳。5.根据权利要求1‑3中任意一项所述的基于卡诺电池储能技术的风电消纳储能系统，其特征在于，所述相变储能单元包括相变储热罐(16)、导热油泵(15)、第四阀门、第五阀门、第六阀门和第七阀门；在充电过程中，所述相变储热罐(16)出口通过第七阀门与储热换热器(3)的吸热侧入口相连，储热换热器(3)的吸热侧出口通过第四阀门与导热油泵(15)入口相连，导热油泵(15)出口与相变储能罐入口相连；在放电过程中，所述相变储热罐(16)出口通过第六阀门与释热换热器(7)的热侧入口相连，释热换热器(7)的热侧出口通过第五阀门与导热油泵(15)入口相连，导热油泵(15)出口与相变储热罐(16)入口相连。6.根据权利要求5所述的基于卡诺电池储能技术的风电消纳储能系统，其特征在于，所述电加热模块包括电加热器(14)、第三阀门Ⅲ和第八阀门；电加热器(14)的工质进口通过第八阀门与储热换热器(3)的吸热侧入口相连，相变储热罐(16)出口通过第八阀门与电加热器(14)工质进口相连。7.根据权利要求5所述的基于卡诺电池储能技术的风电消纳储能系统，其特征在于，所述相变储热罐(16)内的储热材料为六水氯化镁或L‑阿拉伯糖醇或癸二酸相变材料。8.根据权利要求5所述的基于卡诺电池储能技术的风电消纳储能系统，其特征在于