双液相开式复叠热泵热力电池储能系统的性能OA

解决风光发电等可再生能源的消纳问题需要发展高效、高储能密度的储能系统,基于热泵电热变换的热力电池被认为是一项富有潜力的储能方式。传统基于朗肯循环的热力电池系统往往采用闭式循环,系统复杂、电-电往返效率低。本工作提出了一种双液相开式复叠热泵热力电池储能系统,系统组件减少,以环境作为低温热库,省去了低温储热组件,且各级循环中工质的初态、终态均为液相,可有效提高电-电往返效率并保持较高的储电密度。基于Aspen Plus软件搭建流程模型,研究了压缩机/膨胀机等熵效率、工质气相分率和压缩机出口压力对复叠系统(低温级采用氨作为工质、高温级采用水作为工质)性能的影响。计算结果表明,压缩机/膨胀机等熵效率为0.75~0.95时,电-电往返效率为60.13%~82.44%,储电密度为12.18~16.53 kWh/m^(3)。此外,研究表明提高二级压缩机出口压力可以提高系统的储电密度和电-电往返效率,与此同时,控制较高的入口气相分率或降低一、二级循环工质流量比也可以提高系统的储电密度,在压缩机等熵效率为0.8、膨胀机等熵效率为0.9时,系统储电密度可达18.28 kWh/m^(3),电-电往返效率为71.07%,与相同条件下闭式循环相比,效率提升幅度高达28.19%。本研究为风光发电提供了一种新型高效、高储能密度热泵储电技术方案。