一种卡诺电池装置的制作方法

专利2025-06-16  29


本发明属于储能,具体涉及一种卡诺电池装置。


背景技术:

1、随着新能源技术的快速发展,以风电、光电为代表的可再生能源装机规模和利用率显著提高,可再生能源生产的电力迅速增加加快了我国能源结构向低碳化转型,与此同时可再生能源发电的波动性和间歇性等技术缺陷越发凸显,产生了电力消纳难和外送难等客观问题,若将这些发电技术大规模应用到电网中会对电网的稳定性以及安全性造成显著影响。

2、因此,如何提供一种有效的方案以实现电网能源供应的平衡和稳定,已成为现有技术中一亟待解决的难题。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种卡诺电池装置,用以解决现有技术中存在的上述问题。

2、为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

3、本发明提供了一种卡诺电池装置,包括:驱动电机、压缩机、气体冷却器、蓄热罐、第一蓄冷罐、膨胀机、蒸发器和第二蓄冷罐,所述蓄热罐和所述第一蓄冷罐内设置有储能介质,所述第二蓄冷罐内设置有热交换介质;

4、所述驱动电机与所述压缩机传动连接;

5、所述气体冷却器包括第一热交换回路和第二热交换回路,所述蓄热罐、所述气体冷却器的第一热交换回路和所述第一蓄冷罐依次连通;

6、所述蒸发器包括第三热交换回路和第四热交换回路,所述压缩机、所述气体冷却器的第二热交换回路、所述膨胀机和所述蒸发器的第三热交换回路依次连通,所述蒸发器的第三热交换回路还与所述压缩机连通;

7、所述第二蓄冷罐与所述蒸发器的第四热交换回路连通。

8、基于上述公开的内容,本发明提供的卡诺电池装置通过设置驱动电机、压缩机、气体冷却器、蓄热罐、第一蓄冷罐、膨胀机、蒸发器和第二蓄冷罐,蓄热罐和第一蓄冷罐内设置有储能介质,第二蓄冷罐内设置有热交换介质;驱动电机与压缩机传动连接;气体冷却器包括第一热交换回路和第二热交换回路,蓄热罐、气体冷却器的第一热交换回路和第一蓄冷罐依次连通;蒸发器包括第三热交换回路和第四热交换回路,压缩机、气体冷却器的第二热交换回路、膨胀机和蒸发器的第三热交换回路依次连通,蒸发器的第三热交换回路还与压缩机连通;第二蓄冷罐与蒸发器的第四热交换回路连通。如此,当处于用电低谷或风光弃电时,可利用多余的电能驱动驱动电机,从而驱动压缩机将四氟乙烷或二氧化碳等工质吸入并压缩成高温高压气体工质,将电能转换为内能,压缩升温的高温高压气体工质与第一蓄冷罐中的低温储能介质进行热交换,热交换后得到的高温储能介质进入蓄热罐,同时工质经膨胀机减温减压后进入蒸发器中等温、等压蒸发气化,并与第二蓄冷罐内的热交换介质进行热交换,冷量通过潜热形式在第二蓄冷罐中存储,蒸发吸热后的气体工质进入压缩机完成热泵循环,从而将消耗的电能以热能的方式存储在储热罐中。当需要释放电能时,可通过气体冷却器将气体工质与蓄热罐中的高温储能介质进行热交换,升温后的气体工质进入压缩机,驱动压缩机做功(压缩机也可作为膨胀机),从而带动驱动电机发电,将热能转化为机械能,机械能转换为电能,从而完成电能的输出,与此同时从压缩机做完功的气体工质进入蒸发器等温放热形成液态工质,液态工质进入第二压缩机绝热升压形成气态工质并进入气体冷却器吸热,从而完成释能过程。如此,可在用电低谷或风光弃电时将多余的电能转换为热能进行存储,而在电力匮乏期又能够将存储的热能转化为机械能进行发电,从而通过对电能的存储和释放,实现了更加高效地利用可再生能源,达到电力系统削峰填谷的目的,实现电网能源供应的平衡和稳定。

9、在一个可能的设计中,卡诺电池装置还包括第一能量平衡热泵和热交换管,所述热交换管设置于所述第二蓄冷罐内,所述热交换管的进水口与所述第一能量平衡热泵的出水口连通,所述热交换管的出水口延伸至所述第二蓄冷罐外。

10、在一个可能的设计中,所述压缩机与所述膨胀机同轴设置。

11、在一个可能的设计中,所述储能介质为熔盐。

12、在一个可能的设计中,所述储能介质为水。

13、在一个可能的设计中,所述热交换介质为水。

14、在一个可能的设计中,所述压缩机吸入的工质为四氟乙烷。

15、在一个可能的设计中,所述压缩机吸入的工质为二氧化碳。

16、有益效果:

17、本发明提供的卡诺电池装置,可在用电低谷或风光弃电时将多余的电能转换为热能进行存储,而在电力匮乏期又能够将存储的热能转化为机械能进行发电,从而通过对电能的存储和释放,实现了更加高效地利用可再生能源,达到电力系统削峰填谷的目的,实现电网能源供应的平衡和稳定,便于实际应用和推广。



技术特征:

1.一种卡诺电池装置,其特征在于,包括:驱动电机、压缩机、气体冷却器、蓄热罐、第一蓄冷罐、膨胀机、蒸发器和第二蓄冷罐,所述蓄热罐和所述第一蓄冷罐内设置有储能介质,所述第二蓄冷罐内设置有热交换介质;

2.根据权利要求1所述的卡诺电池装置,其特征在于,还包括第一能量平衡热泵和热交换管,所述热交换管设置于所述第二蓄冷罐内,所述热交换管的进水口与所述第一能量平衡热泵的出水口连通,所述热交换管的出水口延伸至所述第二蓄冷罐外。

3.根据权利要求1所述的卡诺电池装置,其特征在于,所述压缩机与所述膨胀机同轴设置。

4.根据权利要求1所述的卡诺电池装置,其特征在于,所述储能介质为熔盐。

5.根据权利要求1所述的卡诺电池装置,其特征在于,所述储能介质为水。

6.根据权利要求1所述的卡诺电池装置,其特征在于,所述热交换介质为水。

7.根据权利要求1所述的卡诺电池装置,其特征在于,所述压缩机吸入的工质为四氟乙烷。

8.根据权利要求1所述的卡诺电池装置,其特征在于,所述压缩机吸入的工质为二氧化碳。


技术总结
本发明公开了一种卡诺电池装置,涉及储能技术领域。卡诺电池装置包括驱动电机、压缩机、气体冷却器、蓄热罐、第一蓄冷罐、膨胀机、蒸发器和第二蓄冷罐,蓄热罐和第一蓄冷罐内设置有储能介质,第二蓄冷罐内设置有热交换介质;驱动电机与压缩机传动连接;气体冷却器包括第一热交换回路和第二热交换回路,蓄热罐、第一热交换回路和第一蓄冷罐依次连通;蒸发器包括第三热交换回路和第四热交换回路,压缩机、第二热交换回路、膨胀机和第三热交换回路依次连通,第三热交换回路还与压缩机连通;第二蓄冷罐与蒸发器的第四热交换回路连通。本发明公开的卡诺电池装置可实现电网能源供应的平衡和稳定。

技术研发人员:李俊华,任腊春,尚欣欣
受保护的技术使用者:中国电建集团城市规划设计研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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