儲電儲熱一體化的儲能系統的製作方法

2023-04-24 16:25:06 1

本發明涉及能源設備技術領域，具體涉及一種儲電儲熱一體化的儲能系統。

背景技術：

我國可再生能源技術快速發展的同時，新能源發電消納問題突出，棄風、棄光現象嚴重。因此，對可再生能源的有效消納技術要求更顯緊迫。儲能技術作為一種消納大規模可再生能源的有效措施，近年來得到廣泛關注。

現有的儲能技術多將電能轉換成其他形式的能量存儲，需要時轉換成電能回饋到電力系統，由電力系統傳輸到終端供給用戶，其本質為儲電技術。考慮到可再生能源的地理分布，目前儲能技術之一為儲能電池技術，包括鉛蓄電池、鋰離子電池、鈉硫電池、氧化還原液流電池和液態金屬電池等。氧化還原液流電池主要包括鐵-鉻液流電池、全釩液流電池、多硫化鈉-溴液流電池、鋅-溴液流電池、鐵-釩液流電池、全鐵液流電池、釩-溴液流電池、鋅-銫液流電池、鉛酸液流電池等。各種儲能電池由於效率限制，工作時均會將一部分電能轉換為熱量，如果對這部分熱量不設法利用，將造成能量損失，對儲能系統產生不利因素。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種儲電儲熱一體化的儲能系統，將儲能電池工作產生的熱量通過電池熱管理系統收集並儲存於儲熱設備中以備使用，從而可以提高能源利用效率。

為解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種儲電儲熱一體化的儲能系統，包括：依次連接的儲能電池、電池熱管理系統和儲熱設備；

所述儲能電池與電力系統連接，用於從電力系統中輸入或輸出電能；

所述電池熱管理系統用於收集所述儲能電池工作時產生的熱量，並將收集的熱量輸出至所述儲熱設備中；

所述儲熱設備用於對電池熱管理系統輸出的熱量進行儲存。

優選地，所述電池熱管理系統包括：導熱油、保溫層、輸油管道和油泵；

所述儲能電池和所述導熱油位於所述保溫層中，所述導熱油分布在所述儲能電池周圍，用於收集所述儲能電池工作時產生的熱量；所述輸油管道一端與導熱油連接，另一端與儲熱設備連接，所述油泵安裝於輸油管道上，通過油泵和輸油管道驅動導熱油將儲能電池產生的熱量輸出至所述儲熱設備中。

優選地，所述儲能系統還包括：第一換熱器，所述第一換熱器設置在電池熱管理系統和儲熱設備之間；

所述第一換熱器用於將電池熱管理系統輸出的熱量通過第一換熱器的轉換後輸出至所述儲熱設備。

優選地，所述儲能系統還包括第一循環工質泵和第一循環工質管道；

所述第一循環工質管道安裝在第一換熱器和儲熱設備之間，所述第一循環工質泵安裝在第一循環工質管道上，通過第一循環工質泵和第一循環工質管道將第一換熱器輸出的熱量傳輸至所述儲熱設備中。

優選地，所述儲能系統還包括：第二換熱器，所述第二換熱器一端與所述儲熱設備連接，另一端與需要供熱的用戶連接，用於將所述儲熱設備儲存的熱量輸出至需要供熱的用戶。

優選地，所述儲能系統還包括第二循環工質泵和第二循環工質管道；

所述第二循環工質管道安裝在儲熱設備和第二換熱器之間，所述第二循環工質泵安裝在第二循環工質管道上，通過第二循環工質泵和第二循環工質管道將儲熱設備儲存的熱量輸出至第二換熱器中。

優選地，所述儲能系統還包括：吸收式製冷系統；

所述吸收式製冷系統通過第三循環工質管道與所述儲熱設備連接，其中，第三循環工質管道上安裝有第三循環工質泵；

所述的吸收式製冷系統包括發生器、吸收器、節流閥、溶液泵、蒸發器、減壓調節閥、冷凝器、製冷工質循環管路和蒸汽循環管路；所述的發生器與冷凝器通過蒸汽循環管路連接，所述的冷凝器與蒸發器通過蒸汽循環管路連接，所述的蒸發器與吸收器通過蒸汽循環管路連接；所述的發生器與吸收器通過製冷工質循環管路連接，所述的節流閥與溶液泵安裝在製冷工質循環管路上；所述的減壓調節閥安裝在蒸汽循環管路上，冷凝器與蒸發器之間；所述第三循環工質管道穿過發生器，加熱發生器中的製冷工質。

優選地，所述儲熱設備包括顯熱儲存設備、潛熱儲存設備和吸收式儲能系統中的一種或多種。

優選地，所述儲能電池包括鉛蓄電池、鈉硫電池、鋰離子電池、鐵-鉻液流電池、全釩液流電池、多硫化鈉-溴液流電池、鋅-溴液流電池、鐵-釩液流電池、釩-溴液流電池、全鐵液流電池、鋅-鈰液流電池、鉛酸液流電池和液態金屬電池中的一種或多種。

優選地，所述第一換熱器包括逆流管式換熱器和/或板式換熱器。

由上述技術方案可知，本發明提供的儲電儲熱一體化的儲能系統，包括依次連接的儲能電池、電池熱管理系統和儲熱設備，由於儲能電池在向電力系統釋放或從電力系統吸收能量的過程中，都會產生熱量，該儲能系統通過電池熱管理系統將電池工作產生的熱量傳遞並儲存於儲熱設備中以備使用，從而可以提高能源利用效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的儲電儲熱一體化的儲能系統的結構示意圖；

圖2～圖21分別是本發明實施例提供的儲電儲熱一體化的儲能系統的實現原理結構示意圖；

圖1～圖21中，1是儲能電池，2是電池熱管理系統，3是第一換熱器，4儲熱設備，5是第一循環工質泵，6是第一循環工質管道，7是油泵，8是輸油管道，9是導熱油，10是保溫層，11是第二循環工質泵，12是第二循環工質管道，13是第二換熱器，14是第三循環工質泵，15是第三循環工質管道，16是發生器，17是吸收器，18是節流閥，19是溶液泵，20是蒸發器，21是減壓調節閥，22是冷凝器，23是製冷工質循環管路，24是蒸汽循環管路，其中電池熱管理系統2由油泵7，輸油管道8，導熱油9和保溫層10組成。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明的目的是提出一種儲電儲熱一體化的儲能系統，在提高能源系統的靈活性，提升對可再生能源的消納能力的基礎上，提高系統的能源綜合利用效率。

本發明一實施例提供了一種儲電儲熱一體化的儲能系統，參見圖1，該儲能系統包括：依次連接的儲能電池1、電池熱管理系統2和儲熱設備4；

所述儲能電池1與電力系統連接，用於從電力系統中輸入或輸出電能；

所述電池熱管理系統2用於收集所述儲能電池1工作時產生的熱量，並將收集的熱量輸出至所述儲熱設備4中；

所述儲熱設備4用於對電池熱管理系統2輸出的熱量進行儲存。

本實施例提供的儲電儲熱一體化的儲能系統相較於現有的儲能電池，主要是在儲能電池1上連接了電池熱管理系統2以維持電池穩定運行以及採集儲能電池1工作時產生的熱量，電池熱管理系統2與儲熱設備4相連，用於將儲能電池1工作時產生的熱量輸送到儲熱設備4中。該系統適用於有儲能電池接入並需要對外供熱的場合。此外，儲熱設備4上還設有熱源出和熱源回，可以通過循環工質管道設備和換熱設備將儲存於儲熱設備4中的熱量輸送至需要供熱的用戶。

本實施例提供的儲電儲熱一體化的儲能系統，包括依次連接的儲能電池、電池熱管理系統和儲熱設備，由於儲能電池在向電力系統釋放或從電力系統吸收能量的過程中，都會產生熱量，該儲能系統通過電池熱管理系統將電池工作產生的熱量傳遞並儲存於儲熱設備中以備使用，從而提高能源利用效率。

在一種可選實施方式中，參見圖2，所述電池熱管理系統2包括：導熱油9、保溫層10、輸油管道8和油泵7；

所述儲能電池1和所述導熱油9位於所述保溫層10中，所述導熱油9分布在所述儲能電池1周圍，用於收集所述儲能電池1工作時產生的熱量；所述輸油管道8一端與導熱油9連接，另一端與儲熱設備4連接，所述油泵7安裝於輸油管道8上，通過油泵7和輸油管道8驅動導熱油將儲能電池1產生的熱量輸出至所述儲熱設備4中。

在一種可選實施方式中，參見圖3，所述儲能系統還包括：第一換熱器3，所述第一換熱器3設置在電池熱管理系統2和儲熱設備4之間；

所述第一換熱器3用於將電池熱管理系統2輸出的熱量通過第一換熱器3的輸運後輸出至所述儲熱設備4。

對於上面的實施方式所提供的儲能系統，是直接將電池熱管理系統2與儲熱設備4連接，將熱量輸運至儲熱設備4。這種方式更適用於儲熱設備4可以直接用導熱油加熱的場合，通過油泵7和輸油管道8將儲能電池1產生的熱量輸送並儲存於儲熱設備4中，通過儲熱設備4上設有的熱源出和熱源回將熱量輸送至用戶。而在本實施方式中，在電池熱管理系統2和儲熱設備4之間設置了第一換熱器3，通過第一換熱器3將電池熱管理系統2輸出的熱量輸出至所述儲熱設備4，以滿足儲熱設備4不能直接採用導熱油加熱的場合。

在一種可選實施方式中，參見圖3，所述儲能系統還包括第一循環工質泵5和第一循環工質管道6；

所述第一循環工質管道6安裝在第一換熱器3和儲熱設備4之間，所述第一循環工質泵5安裝在第一循環工質管道6上，通過第一循環工質泵5和第一循環工質管道6將第一換熱器3輸出的熱量傳輸至所述儲熱設備4中。

在一種可選實施方式中，參見圖4，所述儲能系統還包括：第二換熱器13，所述第二換熱器13一端與所述儲熱設備4連接，另一端與需要供熱的用戶連接，用於將所述儲熱設備4儲存的熱量輸出至需要供熱的用戶。

在一種可選實施方式中，參見圖4，所述儲能系統還包括第二循環工質泵11和第二循環工質管道12；

所述第二循環工質管道12安裝在儲熱設備4和第二換熱器13之間，所述第二循環工質泵11安裝在第二循環工質管道12上，通過第二循環工質泵11和第二循環工質管道12將儲熱設備4儲存的熱量輸出至第二換熱器13中。第二換熱器13的輸出側設有供水口和回水口。

在一種可選實施方式中，參見圖5，所述儲能系統還包括：吸收式製冷系統；

所述吸收式製冷系統通過第三循環工質管道15與所述儲熱設備4連接，其中，第三循環工質管道15上安裝有第三循環工質泵14；其中，第三循環工質管道15為儲熱循環工質管道，第三循環工質泵14為儲熱循環工質泵；

所述的吸收式製冷系統包括發生器16、吸收器17、節流閥18、溶液泵19、蒸發器20、減壓調節閥21、冷凝器22、製冷工質循環管路23和蒸汽循環管路24；所述的發生器16與冷凝器22通過蒸汽循環管路24連接，所述的冷凝器22與蒸發器20通過蒸汽循環管路24連接，所述的蒸發器20與吸收器通17過蒸汽循環管路24連接；所述的發生器16與吸收器17通過製冷工質循環管路23連接，所述的節流閥18與溶液泵19安裝在製冷工質循環管路23上；所述的減壓調節閥21安裝在蒸汽循環管路24上，冷凝器22與蒸發器20之間；所述第三循環工質管道穿過發生器16，加熱發生器16中的製冷工質。

該儲能系統適用於需要滿足用戶製冷需求的場合，該儲能系統可以通過第三循環工質泵14和第三循環工質管道15將儲存於儲熱設備4中的熱量輸送至吸收式製冷系統中，驅動吸收式製冷系統產生冷量供給用戶。

在一種可選實施方式中，參見圖6-圖18，所述儲能電池包括鉛蓄電池、鈉硫電池、鋰離子電池、鐵-鉻液流電池、全釩液流電池、多硫化鈉-溴液流電池、鋅-溴液流電池、鐵-釩液流電池、釩-溴液流電池、全鐵液流電池、鋅-鈰液流電池、鉛酸液流電池和液態金屬電池中的一種或多種。

在一種可選實施方式中，參見圖19-圖21，所述儲熱設備包括顯熱儲存設備、潛熱儲存設備和吸收式儲能系統中的一種或多種。

例如，顯熱儲存設備可以為水儲熱罐；潛熱儲存設備可以為熔融鹽儲熱罐、石蠟儲熱罐、液態金屬儲熱罐，也可以是結晶水合物儲熱罐。

當所述儲熱設備包括吸收式儲能系統時，所述吸收式儲能系統輸出的低溫熱流可供進一步利用。

在一種可選實施方式中，所述第一換熱器包括逆流管式換熱器和/或板式換熱器。如德國克林根堡有限公司生產的GS型逆流板式換熱器

本發明實施例提供的儲電儲熱一體化的儲能系統，在原有儲能電池的基礎上加入電池熱管理系統和儲熱設備，並將儲能電池工作時產生的熱量通過換熱器儲存於儲熱設備中。與原有儲能電池相比，其優勢在於：加入儲熱設備後，儲能電池工作時產生的熱量儲存後可供其他用途，如為集中供熱不能覆蓋地區供熱，或與其他能源系統聯合運行，提高能源利用效率。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語「上」、「下」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「聯接」應做廣義理解，例如，可以是固定聯接，也可以是可拆卸聯接，或一體地聯接；可以是機械聯接，也可以是電聯接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上實施例僅用於說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。