申请/专利权人：西安交通大学;国网新疆电力有限公司电力科学研究院;国网新疆综合能源服务有限公司

申请日：2023-11-21

公开（公告）日：2024-02-23

公开（公告）号：CN117588375A

主分类号：F03G3/00

分类号：F03G3/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.03.12#实质审查的生效;2024.02.23#公开

摘要：本发明公开了一种耦合储热与重力蓄能的流沙储能系统及运行方法，该系统包括流沙提升系统、电加热棒加热流沙与热流沙储存系统、流沙重力势能发电系统、开式空气布雷顿循环发电与余热利用系统、冷态沙输运和储存系统。储能系统以易获取、几乎无成本的沙漠沙作为储能工质，在系统内同时利用沙子的重力和蓄热进行储能。通过上述方式，本发明能够解决风能和太阳能等新能源的间歇性、低密度性和不稳定性造成的发电难以持续供应的问题。考虑到我国太阳能和风能资源丰富的地区同时也是距离沙漠较近的地区，因此采用提沙储能发电技术具有较好的应用价值和推广前景。

主权项：1.一种耦合储热与重力蓄能的流沙储能系统，其特征在于，包括：流沙提升系统1、电加热棒加热流沙及热储沙系统2、开式空气布雷顿循环发电及余热利用系统3、流沙重力势能发电系统4和冷态沙输运和储存系统5；其中流沙提升系统1和重力势能发电系统4竖直布置，电加热棒加热流沙及热储沙系统2和冷态沙输运和储存系统5水平布置，电加热棒加热流沙及热储沙系统2布置于高位，冷态沙输运和储存系统5布置于低位；流沙提升系统1、电加热棒加热流沙及热储沙系统2、流沙重力势能发电系统4、冷态沙输运和储存系统5首尾相连构成流沙循环通道；开式空气布雷顿循环发电及余热利用系统3的空气与流沙换热器10和R134a与流沙换热器11布置于流沙重力势能发电系统4的流沙下降通道中；流沙提升系统1利用布雷顿循环的空气压缩机12通过流沙提升通道6提升流沙，气流引入流沙提升通道6入口处，流沙提升通道6分成多个管束均匀通向电加热棒加热流沙及热储沙系统2中；电加热棒加热流沙及热储沙系统2布置于流沙提升系统1出口处，包括储沙室，设置在储沙室内的电加热棒加热器7，负责使流沙循环加热的热态沙运输履带8，以及设置在电加热棒加热通道口的空气压缩机气流，在储沙室出口设置第一流沙闸门9；流沙重力势能发电系统4包括流沙下降通道24，布置在流沙下降通道入口处的第二流沙闸门23，布置于流沙下降通道24出口正下方的沙轮机25，与沙轮机25同轴连接的发电机；冷态沙输运和储存系统5包括冷态沙运输履带26和临时储沙区；其中冷态沙运输履带26布置于沙轮机25下方，尾端连接临时储沙区，临时储沙区布置于流沙提升系统1入口处；所述耦合储热与重力蓄能的流沙储能系统，在新能源发电充足时，系统储能，新能源产生的电能用于空气压缩机12为流沙提升系统1和电加热棒加热流沙及热储沙系统2中的电加热棒加热器7提供气流，将来自冷态沙输运和储存系统5的沙子通过流沙提升通道6提升至电加热棒加热流沙及热储沙系统2，通过将电能转化成沙子的重力势能及热能进行存储；在新能源发电不足时，系统向外释能，一方面，所述开式空气布雷顿循环发电及余热利用系统3利用电加热棒加热流沙及热储沙系统2中沙子的蓄热由空气与流沙换热器10传递给R134a与流沙换热器11传递给开式空气布雷顿循环发电及余热利用系统3，并由开式空气布雷顿循环及ORC朗肯循环将热能转换为电能，并将电能输送至电网；另一方面，释完热的冷沙通过流沙重力势能发电系统4将沙子输送至沙轮机25，使沙轮机25旋转带动发电机发电，并将发的电输送至电网，将发电结束的沙子由冷态沙输运和储存系统5中的冷态沙运输履带26传送至临时储沙区。

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