基于风光消纳的蒸汽循环卡诺电池储能及冷电联供系统-凯发k8娱乐

本发明涉及风光电储能，特别是涉及一种基于风光消纳的蒸汽循环卡诺电池储能及冷电联供系统。

背景技术：

1、风能和光能作为新能源发电的主要类型，具有绿色环保、分布广泛、蕴量巨大等优势。将储能技术应用于风电光伏消纳场景中，不仅是保证风/光可再生能源发电系统安全运行的有效手段，同时可进一步提高电网可再生能源渗透率，减少碳排放。采用合适的储能技术，为可再生能源发电系统配置一定容量的储能系统是实现上述目标的有效凯发k8娱乐的解决方案。数据中心设备的有效冷却是保障其安全稳定运行的重要前提。

2、卡诺电池储能技术是基于动力循环和冷热源储存技术发展出来的一种新型电能存储技术。与当前其他类型储能技术相比，其具有不受地理条件限制，建设周期短、成本低，且具有储存容量大、动力足、效率高和储能周期长等优点。现有的卡诺电池示范应用项目均采用热储能形式，该储热型的卡诺电池在供冷场合中，需再次利用蒸汽压缩式或者吸收式制冷机组进行制冷。额外的制冷循环运行设备使得能量损耗进一步增大，且过多的制冷设备投入同时降低了经济性。因此，充分结合实际用能需求类型，对提高储能系统热经济性能具有实际的工程意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于风光消纳的蒸汽循环卡诺电池储能及冷电联供系统，以实现平抑电网波动，促进新能源消纳，同时为数据中心设备提供循环冷却。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于风光消纳的蒸汽循环卡诺电池储能及冷电联供系统，包括：蒸汽压缩式制冷循环单元、储冷单元、有机朗肯循环单元和储热单元；所述蒸汽压缩式制冷循环单元与所述储冷单元之间设置有蒸发器；所述储冷单元与所述有机朗肯循环单元之间设置有热电转换工质冷凝器；所述有机朗肯循环单元与所述储热单元之间设置有释热换热器；

4、在卡诺电池充电过程，所述蒸汽压缩式制冷循环单元用于将风电系统未消纳的电能转化为冷量，并通过所述蒸发器将冷量储存于所述储冷单元中；所述储热单元用于储存光热热源提供的热能；

5、在卡诺电池放电过程，所述储热单元用于通过所述释热换热器释放热能；所述有机朗肯循环单元用于利用所述储热单元释放的热能进行有机朗肯循环发电；所述储冷单元用于通过所述热电转换工质冷凝器对有机朗肯循环膨胀做功之后的循环工质进行冷却；

6、在供冷过程，所述储冷单元还用于释放冷量对数据中心设备进行冷却。

7、可选地，所述蒸汽压缩式制冷循环单元包括：电机、压缩机、冷电转换工质冷凝器、膨胀阀、水泵、冷却塔、空气热汇入口和空气热汇出口；

8、所述电机通过轴与所述压缩机的入口相连，所述压缩机的出口与所述冷电转换工质冷凝器的放热侧入口相连，所述冷电转换工质冷凝器的放热侧出口与所述膨胀阀的入口相连，所述膨胀阀的出口与所述蒸发器的吸热侧入口相连，所述蒸发器的吸热侧出口与所述压缩机的入口相连；所述冷电转换工质冷凝器的吸热侧出口与所述水泵的入口相连，所述水泵的出口与所述冷却塔的入口相连，所述冷却塔的出口与所述空气热汇入口相连，所述空气热汇出口与所述冷电转换工质冷凝器的吸热侧入口相连。

9、可选地，所述储冷单元包括：高温储冷罐、低温储冷罐、第一循环泵、第二循环泵、第一供冷泵和数据中心冷却模块；

10、在对有机朗肯循环膨胀做功之后的循环工质进行冷却时，所述第一循环泵的出口与所述低温储冷罐的入口相连，所述低温储冷罐的出口与所述热电转换工质冷凝器的吸热侧入口相连，所述热电转换工质冷凝器的吸热侧出口与所述第二循环泵的入口相连，所述第二循环泵的出口与所述高温储冷罐的入口相连，所述高温储冷罐的出口与所述蒸发器的放热侧入口相连，所述蒸发器的放热侧出口与所述第一循环泵的入口相连；

11、在对数据中心设备进行冷却时，所述第一循环泵的出口与所述低温储冷罐的入口相连，所述低温储冷罐的出口与所述第一供冷泵的入口相连，所述第一供冷泵的出口与所述数据中心冷却模块的吸热侧入口相连，所述数据中心冷却模块的吸热侧出口与所述高温储冷罐的入口相连，所述高温储冷罐的出口与所述蒸发器的放热侧入口相连，所述蒸发器的放热侧出口与所述第一循环泵的入口相连。

12、可选地，所述数据中心冷却模块包括：储冷换热器、第二供冷泵、数据中心设备冷却入口和数据中心设备冷却出口；

13、所述数据中心设备冷却出口与所述第二供冷泵的入口相连，所述第二供冷泵的出口与所述储冷换热器的放热侧入口相连，所述储冷换热器的放热侧出口与所述数据中心设备冷却入口相连；所述数据中心冷却模块的吸热侧入口为所述储冷换热器的吸热侧入口，所述数据中心冷却模块的吸热侧出口为所述储冷换热器的吸热侧出口。

14、可选地，所述低温储冷罐和所述高温储冷罐内的储热材料均为水。

15、可选地，所述有机朗肯循环单元包括：发电机、膨胀机和工质泵；

16、所述工质泵的出口与所述释热换热器的吸热侧入口相连，所述释热换热器的吸热侧出口与所述膨胀机的入口相连，所述膨胀机的出口与所述热电转换工质冷凝器的放热侧入口相连，所述热电转换工质冷凝器的放热侧出口与所述工质泵的入口相连；所述膨胀机的出口还与所述发电机通过轴相连。

17、可选地，所述储热单元包括：高温储热罐、低温储热罐、第三循环泵、第四循环泵和光热热源模块；

18、所述第四循环泵的出口与所述高温储热罐的入口相连，所述高温储热罐的出口与所述释热换热器的放热侧入口相连，所述释热换热器的放热侧出口与所述第三循环泵的入口相连，所述第三循环泵的出口与所述低温储热罐的入口相连，所述低温储热罐的出口与所述光热热源模块的吸热侧入口相连，所述光热热源模块的吸热侧出口与所述第四循环泵的入口相连。

19、可选地，所述光热热源模块包括：储热换热器、供热泵、光热热源入口和光热热源出口；

20、所述光热热源出口与所述供热泵的入口相连，所述供热泵的出口与所述储热换热器的放热侧入口相连，所述储热换热器的放热侧出口与所述光热热源入口相连；所述光热热源模块的吸热侧入口为所述储热换热器的吸热侧入口，所述光热热源模块的吸热侧出口为所述储热换热器的吸热侧出口。

21、可选地，所述低温储热罐和所述高温储热罐内的储热材料均为水。

22、可选地，所述蒸汽压缩式制冷循环单元的循环工质为四氟丙烯；所述有机朗肯循环单元的循环工质为四氟丙烯。

23、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

24、本发明提供的基于风光消纳的蒸汽循环卡诺电池储能及冷电联供系统包括蒸汽压缩式制冷循环单元、储冷单元、有机朗肯循环单元和储热单元；储电时，蒸汽压缩式制冷循环单元将风电系统未消纳的电能转化为冷量，并通过蒸汽压缩式制冷循环单元与储冷单元之间设置的蒸发器，将冷量储存于储冷单元的水罐中；供电时，有机朗肯循环单元通过与储热单元之间设置的释热换热器，将储热单元中储存的热能吸收利用并以此驱动有机朗肯循环发电，同时，储冷单元与有机朗肯循环单元之间设置有冷凝器，实现对有机朗肯循环膨胀做功之后的循环工质进行低于环境温度的冷却并提高可用发电量；供冷时，则利用储冷单元释放冷量对数据中心设备进行冷却。因此，本发明能够调节系统消纳多余风电和光热热源，并利用储存的稳定冷源实现数据中心设备的循环冷却。