本發(fā)明涉及火電廠儲能，尤其是一種基于蒸汽壓縮機(jī)有效提升能量密度的裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源轉(zhuǎn)型的加速，新能源在電力系統(tǒng)中的占比不斷增加。然而，新能源的波動性和隨機(jī)性對電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這一問題，火電廠的靈活性改造和儲能技術(shù)的應(yīng)用成為關(guān)鍵手段。近年來，火電廠在新能源快速增長的背景下，深度調(diào)峰(深調(diào))已成為常態(tài)。在這種情況下，研究低負(fù)荷下的儲能技術(shù)具有重要意義。

2、目前，火電廠低負(fù)荷儲能技術(shù)中，單純抽取熱水進(jìn)行儲熱是一種常見的方法。然而，該方法存在諸多弊端：首先，熱水儲熱的能量密度較低，導(dǎo)致其能量利用率不高；其次，為實(shí)現(xiàn)同等規(guī)模的能量回水至機(jī)組再利用，需要占用較大面積的土地，并且需要配備大量的設(shè)備，這使得空間布置變得極為困難；第三，熱水儲熱過程中缺乏熱量補(bǔ)充，導(dǎo)致能量損失較大。這些問題限制了熱水儲熱技術(shù)在火電廠低負(fù)荷儲能中的廣泛應(yīng)用。

3、此外，電化學(xué)儲能技術(shù)在火電廠中的應(yīng)用也逐漸受到關(guān)注。例如，鐵-鉻液流電池系統(tǒng)因其較低的原材料成本、較高的安全性和更長的壽命，逐漸成為儲能技術(shù)的一個(gè)新興方向。然而，電化學(xué)儲能技術(shù)在大規(guī)模應(yīng)用時(shí)仍面臨成本、資源和環(huán)境影響等方面的挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)一種能夠克服現(xiàn)有熱水儲熱技術(shù)弊端，同時(shí)具備高效、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保特點(diǎn)的新型儲能技術(shù)，對于提升火電廠的靈活性和經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決上述存在的技術(shù)問題，提供一種基于蒸汽壓縮機(jī)有效提升能量密度的裝置。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種基于蒸汽壓縮機(jī)有效提升能量密度的裝置，包括蒸汽壓縮機(jī)，所述蒸汽壓縮機(jī)入口端連通外部供熱蒸汽，用于對供熱蒸汽進(jìn)行升壓，并將加熱后的供熱蒸汽用于加熱帶除氧頭儲熱水罐中的熱水，所述蒸汽壓縮機(jī)出口端連接有帶除氧頭儲熱水罐；

4、所述帶除氧頭儲熱水罐入口端還連接有儲熱水泵，所述儲熱水泵入口端連接有用于對凝結(jié)水進(jìn)行除氧的除氧器，所述除氧器入口端連通外部的凝結(jié)水管道。

5、進(jìn)一步地，所述帶除氧頭儲熱水罐出口端連接有用于將熱水冷卻為凝結(jié)水的放熱水泵，所述放熱水泵出口端與所述外部的凝結(jié)水管道連通，用于將熱水輸送至外部凝結(jié)水管道。

6、進(jìn)一步地，所述帶除氧頭儲熱水罐出口端與所述放熱水泵入口端連接，所述放熱水泵入口端還連接有普通儲熱水罐。

7、進(jìn)一步地，所述帶除氧頭儲熱水罐出口端與所述普通儲熱水罐連接，用于輸送熱水至普通儲熱水罐中進(jìn)行儲存。

8、一種基于蒸汽壓縮機(jī)有效提升能量密度的裝置使用方法，包括低負(fù)荷時(shí)段的儲能操作和高負(fù)荷時(shí)段的釋能操作，所述低負(fù)荷時(shí)段的儲能操作具體為：

9、啟動儲熱水泵，將除氧器中的飽和水通過儲熱水泵進(jìn)行升壓，溫度保持不變，將升壓后的飽和水輸送至帶除氧頭儲熱水罐；

10、抽取供熱蒸汽，將抽取的蒸汽通過蒸汽壓縮機(jī)進(jìn)行升壓，同時(shí)進(jìn)行溫度提升；

11、將升壓后的高溫蒸汽送入帶除氧頭儲熱水罐，與罐內(nèi)的飽和水混合，提升熱水的溫度和能量密度；

12、將加熱后的高能量密度熱水儲存于普通儲熱水罐中，以備后續(xù)使用。

13、進(jìn)一步地，所述高負(fù)荷時(shí)段的釋能操作具體為：

14、啟動放熱水泵，從普通儲熱水罐中抽取高能量密度熱水；

15、將高能量密度熱水送回凝結(jié)水管道，與凝結(jié)水混合；

16、高能量密度熱水與凝結(jié)水混合后進(jìn)入除氧器。

17、進(jìn)一步地，所述提升熱水的溫度和能量密度中，將帶除氧頭儲熱水罐內(nèi)的熱水加熱至能量密度為800kj/kg-900kj/kg。

18、進(jìn)一步地，所述與罐內(nèi)的飽和水混合過程中，通過公式m(混合)×h混合＝m水×h水+m汽×h汽，確定儲熱水罐出水的比焓和溫度。

19、本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)而言，具有以下有益效果：

20、1、本發(fā)明通過蒸汽壓縮機(jī)將供熱蒸汽升壓并升溫后，用于加熱帶除氧頭儲熱水罐中的熱水，顯著提升了熱水的能量密度，利用高溫蒸汽與飽和水混合加熱，通過熱力學(xué)計(jì)算確保能量高效傳遞，進(jìn)一步提高了熱水的儲能能力，高能量密度的熱水在儲存和釋放過程中能夠提供更多的熱量，顯著提高了儲能系統(tǒng)的能量利用率，解決了傳統(tǒng)熱水儲熱能量密度低、利用率不高的問題；

21、2、本發(fā)明將蒸汽壓縮機(jī)、帶除氧頭儲熱水罐、普通儲熱水罐、儲熱水泵和放熱水泵等設(shè)備集成在一起，形成一個(gè)緊湊的儲能系統(tǒng)，通過蒸汽壓縮機(jī)直接提升供熱蒸汽的壓力和溫度，減少了額外的加熱設(shè)備需求，同時(shí)，帶除氧頭儲熱水罐兼具加熱和除氧功能，進(jìn)一步優(yōu)化了設(shè)備布局，減少了設(shè)備數(shù)量和占地面積，使得空間布置更加靈活，解決了傳統(tǒng)熱水儲熱技術(shù)中設(shè)備多、占地大、空間布置困難的問題；

22、3、在低負(fù)荷時(shí)段，通過蒸汽壓縮機(jī)將供熱蒸汽升壓后用于加熱熱水，補(bǔ)充了熱量，提升了熱水的能量密度，在高負(fù)荷時(shí)段，儲存的高能量密度熱水通過放熱水泵送回凝結(jié)水管道，與凝結(jié)水混合后進(jìn)入除氧器，減少了除氧器的加熱需求，同時(shí)回收了熱水中的熱量，通過蒸汽壓縮機(jī)的熱量補(bǔ)充和混合加熱過程中的能量回收，減少了能量損失，提高了儲能系統(tǒng)的整體效率，解決了傳統(tǒng)熱水儲熱技術(shù)中缺乏熱量補(bǔ)充、能量損失大的問題。

技術(shù)特征：

1.一種基于蒸汽壓縮機(jī)有效提升能量密度的裝置，其特征在于，包括蒸汽壓縮機(jī)(5)，所述蒸汽壓縮機(jī)(5)入口端連通外部供熱蒸汽(6)，用于對供熱蒸汽(6)進(jìn)行升壓，并將加熱后的供熱蒸汽(6)用于加熱帶除氧頭儲熱水罐(3)中的熱水，所述蒸汽壓縮機(jī)(5)出口端連接有帶除氧頭儲熱水罐(3)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蒸汽壓縮機(jī)有效提升能量密度的裝置，其特征在于：所述帶除氧頭儲熱水罐(3)出口端連接有用于將熱水冷卻為凝結(jié)水(7)的放熱水泵(2)，所述放熱水泵(2)出口端與所述外部的凝結(jié)水(7)管道連通，用于將熱水輸送至外部凝結(jié)水(7)管道。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于蒸汽壓縮機(jī)有效提升能量密度的裝置，其特征在于：所述帶除氧頭儲熱水罐(3)出口端與所述放熱水泵(2)入口端連接，所述放熱水泵(2)入口端還連接有普通儲熱水罐(4)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于蒸汽壓縮機(jī)有效提升能量密度的裝置，其特征在于：所述帶除氧頭儲熱水罐(3)出口端與所述普通儲熱水罐(4)連接，用于輸送熱水至普通儲熱水罐(4)中進(jìn)行儲存。

5.一種基于蒸汽壓縮機(jī)有效提升能量密度的裝置使用方法，用于在權(quán)利要求1-4所述的一種基于蒸汽壓縮機(jī)有效提升能量密度的裝置中實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括低負(fù)荷時(shí)段的儲能操作和高負(fù)荷時(shí)段的釋能操作，所述低負(fù)荷時(shí)段的儲能操作具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于蒸汽壓縮機(jī)有效提升能量密度的裝置使用方法，其特征在于：所述高負(fù)荷時(shí)段的釋能操作具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于蒸汽壓縮機(jī)有效提升能量密度的裝置使用方法，其特征在于：所述提升熱水的溫度和能量密度中，將帶除氧頭儲熱水罐內(nèi)的熱水加熱至能量密度為800kj/kg-900kj/kg。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于蒸汽壓縮機(jī)有效提升能量密度的裝置使用方法，其特征在于：所述與罐內(nèi)的飽和水混合過程中，通過公式m(混合)×h混合＝m水×h水+m汽×h汽，確定儲熱水罐出水的比焓和溫度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于蒸汽壓縮機(jī)有效提升能量密度的裝置，蒸汽壓縮機(jī)，所述蒸汽壓縮機(jī)入口端連通外部供熱蒸汽，用于對供熱蒸汽進(jìn)行升壓，并將加熱后的供熱蒸汽用于加熱帶除氧頭儲熱水罐中的熱水，所述蒸汽壓縮機(jī)出口端連接有帶除氧頭儲熱水罐；所述帶除氧頭儲熱水罐入口端還連接有儲熱水泵，所述儲熱水泵入口端連接有用于對凝結(jié)水進(jìn)行除氧的除氧器，所述除氧器入口端連通外部的凝結(jié)水管道；通過蒸汽壓縮機(jī)將供熱蒸汽升壓并升溫后，用于加熱帶除氧頭儲熱水罐中的熱水，顯著提升了熱水的能量密度，利用高溫蒸汽與飽和水混合加熱，提高了熱水的儲能能力，顯著提高了儲能系統(tǒng)的能量利用率，解決了傳統(tǒng)熱水儲熱能量密度低、利用率不高的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：劉志東,李軍,陳運(yùn)強(qiáng),薛智,胡海華,薛森賢,廖世寧,文界強(qiáng),謝斌,張俊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東珠海金灣發(fā)電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15