一种移动式高温热泵熔盐储能冷热联产系统及运行方法与流程

本发明涉及高温热泵与储能，尤其是涉及一种移动式高温热泵熔盐储能冷热联产系统及运行方法。

背景技术：

1、高温热泵可实现低品位热能向高品位热能的转化，能耗利用率远高于传统电加热、燃气加热设备，是工业节能供能的核心装备。移动式高温蒸汽热泵系统摆脱了固定管网限制，可快速部署至各类无管网覆盖的用汽场景，大幅提升工业蒸汽供应的灵活性与适配性，应用前景广阔。

2、现有移动式高温热泵供气技术仍存在诸多核心缺陷，具体如下：

3、第一，大量小型工厂、野外施工、临时用汽需求等场景需要蒸汽，但蒸汽管网无法覆盖，传统燃气锅炉污染大、电锅炉运行成本高，亟需一种可移动、可快速部署且运行经济的蒸汽供应装置。

4、第二，现有的移动式高温热泵通常以空气或水源作为低温热源，在低温热源温度较低时热泵效率显著下降，甚至无法正常工作；尤其是空气源热泵需配置大功率风扇强制对流，风扇能耗高、噪声大，且在寒冷环境下结霜严重。对于无固定余热源的应用场景，移动式热泵缺乏稳定可靠的低温热源。

5、第三，现有热泵系统虽可实现制冷或制冰功能，但并未将制冰相变吸热作为热泵的稳定低温热源，也未对制冰产物进行移动式商业化供冷利用，更未构建以制冰取热保障热泵稳定运行、同步配套移动式蒸汽供给的一体化集成系统。

6、综上所述，亟需一种无需以空气作为低温热源、无需电加热、可移动、冷热联产且冰品可外销的高温热泵系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种移动式高温热泵熔盐储能冷热联产系统及运行方法，解决移动式热泵在无外部余热热源条件下的稳定运行问题，实现谷电储能、峰电释能、冷热联产、冰品外销增收的技术效果，同时系统中不设置任何电加热装置，唯一产热装置为高温热泵机组。

2、本发明提供一种移动式高温热泵熔盐储能冷热联产系统，包括移动平台，所述移动平台上集成设置有：

3、高温热泵机组，包括通过管路依次连接的压缩机、高温换热器、膨胀机和制冰模块构成的工质循环回路；

4、所述制冰模块，包括制冰水换热器、制冰机，所述制冰水换热器的工质入口与所述膨胀机的低温工质出口连通，所述制冰水换热器的工质出口与所述压缩机的吸气口连通；所述制冰水换热器的进水口通入室温水，出水口与所述制冰机连通；

5、熔盐储热单元，所述熔盐储热单元通过熔盐输送管道与所述高温换热器连通；

6、蒸汽发生单元，包括蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的蒸汽出口通过管路与蒸汽蓄热器的蒸汽入口连通，所述蒸汽蓄热器的蒸汽出口通过管路与蒸汽过热器连接；所述蒸汽过热器的蒸汽出口与外供气管道连接；所述蒸汽过热器的熔盐入口通过管路与所述熔盐储热单元连通，所述蒸汽过热器的熔盐出口与所述蒸汽发生器的熔盐入口连通，所述蒸汽发生器的熔盐出口通过管路与所述熔盐储热单元连通；

7、控制系统，分别与所述高温热泵机组、所述熔盐储热单元、所述蒸汽发生单元连接，用于控制系统在谷电模式和峰电模式之间切换运行。

8、进一步地，所述高温热泵机组以二氧化碳为循环工质；所述压缩机为涡旋式压缩机、活塞式压缩机或螺杆式压缩机中的一种。

9、进一步地，所述熔盐储热单元包括熔盐储罐，所述熔盐储罐为单罐储换热一体式结构；所述熔盐储罐内部设有分隔构件，将其内部分为高温熔盐区与低温熔盐区；所述低温熔盐区的熔盐出口通过管路与所述高温换热器的熔盐入口连通，所述高温换热器的熔盐出口通过管路与所述高温熔盐区的熔盐进口连通；所述高温熔盐区的熔盐出口与所述蒸汽过热器的熔盐入口连通，所述低温熔盐区的熔盐进口与所述蒸汽发生器的熔盐出口连通。

10、进一步地，所述移动平台上还设置有蓄冷缓冲单元，包括蓄冷水罐和蓄冷循环泵，所述蓄冷水罐的入口通过管路与所述制冰水换热器的出水口连通；所述蓄冷水罐的出水口通过管路与所述蓄冷循环泵的入口连通，所述蓄冷循环泵的出口通过管路与所述制冰机的进水口连通。

11、进一步地，所述制冰机为片冰机、块冰机或管冰机；所述制冰模块还包括冰品储存仓，所述冰品储存仓为保温仓，仓内温度为-5℃~-20℃。

12、进一步地，所述蒸汽发生器的进水口处设有给水泵。

13、进一步地，所述移动平台为车载平台、集装箱式平台、拖车式平台或快装式模块化平台中的一种。

14、进一步地，所述熔盐储罐中的熔盐介质为三元硝酸熔盐，由nano3、kno3和nano2组成。

15、本发明还提供所述移动式高温热泵熔盐储能冷热联产系统的运行方法，包括以下模式：

16、谷电模式：在用电低谷时段，控制系统利用谷电驱动高温热泵机组运行，压缩机排出的高温工质进入高温换热器中，与来自熔盐储热单元的低温熔盐换热，将热量传递给熔盐进行储热；从高温换热器流出的工质进入膨胀机节流降温，出口低温工质进入制冰水换热器冷却室温水，冷却后的室温水输送至制冰机制冰，吸热升温后的二氧化碳工质回流至压缩机吸气口完成循环；

17、峰电模式：峰电时段，控制系统切换至峰电模式，高温热泵机组停机或降负荷运行；熔盐储热单元中的高温熔盐进入蒸汽过热器热侧，给水泵将水送入蒸汽发生器，利用蒸汽过热器换热后的熔盐产出饱和蒸汽；饱和蒸汽经蒸汽蓄热器缓冲后输送至蒸汽过热器被加热为过热蒸汽，经由对外供气接口对外输出。

18、进一步地，还包括过渡模式：在谷电模式与峰电模式切换期间，所述控制系统根据熔盐温度、蒸汽需求量、冰品库存量和峰谷电价信号自动调整所述高温热泵机组的运行状态和制冰速率，实现平滑切换。

19、综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

20、本发明提供的技术方案以高温热泵机组为唯一产热装置且不设电加热，通过在制冰水换热器冷侧接入室温水作为可控低温热源，使水结冰释放相变潜热供工质吸热，从而在无需外部空气源等余热源的条件下正常运行，并省去空气源热泵的风扇装置，消除风扇能耗、噪声及结霜问题。工质循环同时实现高温侧向熔盐放热储热和低温侧从水中吸热制冰，冷热端均被有效利用，实现冷热联产与能量梯级利用；且熔盐全部热量来源于热泵放热，避免电加热的直接电热转换损失，系统能效显著提升。

21、同时，熔盐储热单元在低谷时段储热、高峰时段放热驱动蒸汽发生器连续产汽，结合控制系统在谷电与峰电模式间自动切换，使系统突破即产即用局限，实现移峰填谷的低成本运行。制冰模块在储热同时同步产出冰块并存入储存仓，使系统在供蒸汽之外额外获得冰品外销的增收渠道，形成冷热双产品输出的双重收益模式。

1.一种移动式高温热泵熔盐储能冷热联产系统，其特征在于，包括移动平台(1)，所述移动平台(1)上集成设置有：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高温热泵机组(2)以二氧化碳为循环工质；所述压缩机(201)为涡旋式压缩机、活塞式压缩机或螺杆式压缩机中的一种。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述熔盐储热单元包括熔盐储罐(3)，所述熔盐储罐(3)为单罐储换热一体式结构；所述熔盐储罐(3)内部设有分隔构件，将其内部分为高温熔盐区与低温熔盐区；所述低温熔盐区的熔盐出口通过管路与所述高温换热器(202)的熔盐入口连通，所述高温换热器(202)的熔盐出口通过管路与所述高温熔盐区的熔盐进口连通；所述高温熔盐区的熔盐出口与所述蒸汽过热器(9)的熔盐入口连通，所述低温熔盐区的熔盐进口与所述蒸汽发生器(4)的熔盐出口连通。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动平台(1)上还设置有蓄冷缓冲单元(7)，包括蓄冷水罐(701)和蓄冷循环泵(702)，所述蓄冷水罐(701)的入口通过管路与所述制冰水换热器(2041)的出水口连通；所述蓄冷水罐(701)的出水口通过管路与所述蓄冷循环泵(702)的入口连通，所述蓄冷循环泵(702)的出口通过管路与所述制冰机(2042)的进水口连通。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制冰机(2042)为片冰机、块冰机或管冰机；所述制冰模块(204)还包括冰品储存仓(2043)，所述冰品储存仓(2043)为保温仓，仓内温度为-5℃~-20℃。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸汽发生器(4)的进水口处设有给水泵(5)。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动平台(1)为车载平台、集装箱式平台、拖车式平台或快装式模块化平台中的一种。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述熔盐储罐(3)中的熔盐介质为三元硝酸熔盐，由nano3、kno3和nano2组成。

9.一种权利要求1至8任一项所述移动式高温热泵熔盐储能冷热联产系统的运行方法，其特征在于，包括以下模式：

10.根据权利要求9所述的运行方法，其特征在于，还包括过渡模式：在谷电模式与峰电模式切换期间，所述控制系统(6)根据熔盐温度、蒸汽需求量、冰品库存量和峰谷电价信号自动调整所述高温热泵机组(2)的运行状态和制冰速率，实现平滑切换。