本發(fā)明屬于壓縮儲能，具體涉及一種基于耦合制冷的水力壓縮儲能系統(tǒng)及運(yùn)行方法。

背景技術(shù)：

1、目前，現(xiàn)有的制冷系統(tǒng)余熱利用技術(shù)主要利用熱回收技術(shù)，將制冷系統(tǒng)排出的熱量有效地利用起來，為用戶提供生活熱水，達(dá)到節(jié)約能源的目的。由于制冷系統(tǒng)余熱的溫度低，現(xiàn)有余熱利用技術(shù)只能獲得低品位熱水，無法將排出的余熱充分的高效利用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于耦合制冷的水力壓縮儲能系統(tǒng)及運(yùn)行方法，以解決現(xiàn)有余熱利用技術(shù)只能獲得低品位熱水，無法將排出的余熱充分高效利用的技術(shù)缺陷。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

3、第一方面，提供了一種基于耦合制冷的水力壓縮儲能系統(tǒng)，包括：電動機(jī)，所述電動機(jī)的驅(qū)動端連接有壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)分別與冷凝器和蒸發(fā)器連接；

4、所述冷凝器上設(shè)有儲氣罐，所述儲氣罐通過管路與蓄水池連接，所述管路上設(shè)有驅(qū)動裝置。

5、進(jìn)一步地，所述儲氣罐內(nèi)的工質(zhì)為二氟甲烷。

6、進(jìn)一步地，所述儲氣罐上設(shè)有壓力傳感器。

7、進(jìn)一步地，所述冷凝器與蒸發(fā)器連接，且所述冷凝器與蒸發(fā)器之間設(shè)有節(jié)流閥。

8、進(jìn)一步地，所述壓縮機(jī)與驅(qū)動裝置同軸布置。

9、進(jìn)一步地，所述驅(qū)動裝置包括發(fā)電機(jī)和水輪機(jī)，所述發(fā)電機(jī)的驅(qū)動端與所述水輪機(jī)連接。

10、進(jìn)一步地，所述發(fā)電機(jī)的驅(qū)動端上設(shè)有變速器。

11、第二方面，提供了一種基于耦合制冷的水力壓縮儲能系統(tǒng)運(yùn)行方法，所述方法是采用如上所述的系統(tǒng)進(jìn)行的，包括：

12、預(yù)先向儲氣罐內(nèi)充入汽態(tài)二氟甲烷工質(zhì)，并控制所述儲氣罐的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值；

13、在充能時，利用驅(qū)動裝置將蓄水池內(nèi)的水工質(zhì)輸送至充入二氟甲烷工質(zhì)后的所述儲氣罐中，以使所述汽態(tài)二氟甲烷工質(zhì)轉(zhuǎn)化為液態(tài)；

14、在釋能時，將冷凝器的熱量傳輸至儲氣罐中，以使儲氣罐內(nèi)的液態(tài)二氟甲烷汽化膨脹，推動儲氣罐內(nèi)的水流帶動驅(qū)動裝置進(jìn)行發(fā)電。

15、進(jìn)一步地，所述儲氣罐的壓力預(yù)設(shè)值為1.4～1.6mpa。

16、進(jìn)一步地，在充能時，利用驅(qū)動裝置將蓄水池內(nèi)的水工質(zhì)輸送至充入二氟甲烷工質(zhì)后的所述儲氣罐中，以使所述汽態(tài)二氟甲烷工質(zhì)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，具體包括：

17、在充能過程中，利用驅(qū)動裝置將蓄水池的水工質(zhì)充入儲氣罐中，根據(jù)壓力傳感器的反饋值，在儲氣罐的壓力達(dá)到2.4～2.6mpa時，將驅(qū)動裝置停止，儲氣罐內(nèi)的汽態(tài)二氟甲烷轉(zhuǎn)化為液態(tài)。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

19、1、電動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)工作，將氣體壓縮并存儲在儲氣罐中，這一過程實現(xiàn)了電能的存儲。當(dāng)需要釋放能量時，通過驅(qū)動裝置控制儲氣罐中的氣體進(jìn)入蓄水池，驅(qū)動水進(jìn)行循環(huán)，進(jìn)而帶動其他設(shè)備工作，實現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)化與利用，本方法將制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱進(jìn)行輔助發(fā)電，解決了現(xiàn)有制冷系統(tǒng)余熱利用不充分的問題，降低了制冷系統(tǒng)余熱的損失。

20、2、二氟甲烷在液態(tài)和氣態(tài)之間的相變過程相對穩(wěn)定，不易產(chǎn)生雜質(zhì)和腐蝕性問題，從而保證了系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

21、3、一方面，壓力傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測儲氣罐內(nèi)的壓力變化，確保系統(tǒng)運(yùn)行在安全壓力范圍內(nèi)，一旦壓力超過或低于預(yù)設(shè)的安全閾值，系統(tǒng)可以立即采取相應(yīng)措施；另一方面，通過實時監(jiān)測儲氣罐內(nèi)的壓力變化，系統(tǒng)可以更加精確地控制壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，以維持儲氣罐內(nèi)的壓力在最佳工作范圍內(nèi)，有助于優(yōu)化系統(tǒng)的能量存儲效率和制冷性能。

22、4、冷凝器與蒸發(fā)器連接，不僅有助于維持系統(tǒng)內(nèi)部壓力和溫度的平衡，還可以優(yōu)化制冷劑流量、提高制冷效率、防止蒸發(fā)器面積利用不足和敲缸現(xiàn)象，以及增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。同時，它還有助于提高能源利用效率，降低能耗和運(yùn)行成本。

23、5、同軸布置減少了能量傳遞過程中的不穩(wěn)定性因素，使得系統(tǒng)運(yùn)行的更加穩(wěn)定，有助于提高設(shè)備的運(yùn)行效率和可靠性，減少故障發(fā)生的可能性。

24、6、通過水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，將余熱充分利用，減少對外部電網(wǎng)的依賴，提高系統(tǒng)的獨立性和穩(wěn)定性。

25、7、變速器可以確保發(fā)電機(jī)在最佳效率點運(yùn)行，從而提高整個系統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)換效率，有助于減少能源浪費(fèi)，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

26、8、預(yù)先充入二氟甲烷工質(zhì)并控制儲氣罐壓力，為后續(xù)的充能和釋能過程提供了穩(wěn)定的初始條件，確保了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和效率；通過水工質(zhì)的加入和壓力的增加，促使二氟甲烷從汽態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，有效地存儲了能量，同時，由于二氟甲烷的相變潛熱較大，能夠存儲較多的能量。通過熱量的傳輸和二氟甲烷的汽化膨脹，實現(xiàn)了能量的釋放和轉(zhuǎn)換，高壓氣體推動水流產(chǎn)生動力，驅(qū)動水輪機(jī)發(fā)電，實現(xiàn)了能量的高效利用。

27、9、穩(wěn)定的儲氣罐壓力有助于保持系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，在充能和釋能過程中，儲氣罐壓力的波動較小，有利于驅(qū)動裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，從而提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

28、10、通過壓力傳感器實時監(jiān)測儲氣罐內(nèi)的壓力，并在壓力達(dá)到2.4～2.6mpa時停止驅(qū)動裝置，可以精確控制充入儲氣罐的水工質(zhì)的量，從而控制二氟甲烷工質(zhì)的液化程度和存儲量。

技術(shù)特征：

1.一種基于耦合制冷的水力壓縮儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括：電動機(jī)(1)，所述電動機(jī)(1)的驅(qū)動端連接有壓縮機(jī)(2)，所述壓縮機(jī)(2)分別與冷凝器(3)和蒸發(fā)器(9)連接；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述儲氣罐(4)內(nèi)的工質(zhì)為二氟甲烷。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述儲氣罐(4)上設(shè)有壓力傳感器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝器(3)與蒸發(fā)器(9)連接，且所述冷凝器(3)與蒸發(fā)器(9)之間設(shè)有節(jié)流閥(8)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)(2)與驅(qū)動裝置同軸布置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動裝置包括發(fā)電機(jī)(5)和水輪機(jī)(6)，所述發(fā)電機(jī)(5)的驅(qū)動端與所述水輪機(jī)(6)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)(5)的驅(qū)動端上設(shè)有變速器。

8.一種基于耦合制冷的水力壓縮儲能系統(tǒng)運(yùn)行方法，其特征在于，所述方法是采用權(quán)利要求1-7任一項所述的系統(tǒng)進(jìn)行的，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)行方法，其特征在于，所述儲氣罐的壓力預(yù)設(shè)值為1.4～1.6mpa。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)行方法，其特征在于，在充能時，利用驅(qū)動裝置將蓄水池內(nèi)的水工質(zhì)輸送至充入二氟甲烷工質(zhì)后的所述儲氣罐中，以使所述汽態(tài)二氟甲烷工質(zhì)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，具體包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于耦合制冷的水力壓縮儲能系統(tǒng)及運(yùn)行方法，系統(tǒng)包括：電動機(jī)，所述電動機(jī)的驅(qū)動端連接有壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)分別與冷凝器和蒸發(fā)器連接；冷凝器上設(shè)有儲氣罐，所述儲氣罐通過管路與蓄水池連接，所述管路上設(shè)有驅(qū)動裝置。通過電動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)工作，將氣體壓縮并存儲在儲氣罐中，這一過程實現(xiàn)了電能的存儲；當(dāng)需要釋放能量時，通過驅(qū)動裝置控制儲氣罐中的氣體進(jìn)入蓄水池，驅(qū)動水進(jìn)行循環(huán)，進(jìn)而帶動其他設(shè)備工作，實現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)化與利用，本方法將制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱進(jìn)行輔助發(fā)電，解決了現(xiàn)有制冷系統(tǒng)余熱利用不充分的問題，降低了制冷系統(tǒng)余熱的損失。

技術(shù)研發(fā)人員：姚明宇,寇攀高,張順奇,韓偉,張可臻,宋曉輝,楊成龍,楊路,陸續(xù),付康麗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安熱工研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/11