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2.在眾多儲能技術(shù)中,熱儲能是最具應用前景的規(guī)模儲能技術(shù)之一。熱儲能技術(shù)是以儲熱材料為媒介,將太陽能光熱、地熱、工業(yè)余熱、低品位廢熱等或者將谷時電能直接轉(zhuǎn)換為熱能儲存起來,在需要的時候釋放,以解決由于時間、空間或強度上的熱能供給與需求間不匹配所帶來的問題,最大限度地提高整個系統(tǒng)的能源利用率。
3.熱儲能技術(shù)特點優(yōu)勢主要表現(xiàn)在:儲能容量大、配置靈活、無特殊環(huán)境要求、技術(shù)成熟度高;具有規(guī)?;ㄔO(shè)及運營成本的優(yōu)勢,具有明顯的規(guī)模效應;可根據(jù)用戶需要,實現(xiàn)多種能源品位冷、熱、電、汽聯(lián)供;可對區(qū)域電網(wǎng)實現(xiàn)削峰填谷、雙向調(diào)節(jié)、消納間歇性新能源(風電、光伏等)裝機出力,是電網(wǎng)平衡峰谷差的最佳解決方案;循環(huán)次數(shù)大、壽命長,且儲能電站的雙向調(diào)節(jié)功能不會伴隨長時間儲熱循環(huán)而導致效率降低;儲放過程無化學反應,技術(shù)參數(shù)及過程可控,系統(tǒng)安全性高。
4.目前數(shù)據(jù)中心儲能采用較多的還是技術(shù)相對成熟的電化學中的磷酸鐵鋰電池,磷酸鐵鋰電池很難做到量產(chǎn)化、長時間放電,而且鋰電池還存在一定的安全隱患。大容量的儲能技術(shù)還有抽水儲能、壓縮空氣儲能和重力儲能等,這幾種儲能方式對選址要求高,抽水蓄能建設(shè)周期比較長;壓縮空氣儲能目前主要還是依賴天然的大型儲罐,否則成本造價將非常的高;重力儲能目前還只是概念階段,技術(shù)不成熟。
5.針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本實用新型提供了一種環(huán)保且熱儲能利用效率高的數(shù)據(jù)中心的熱儲能系統(tǒng)。
8.吸熱器,用于輸入低溫低壓空氣、空調(diào)系統(tǒng)高溫水并換熱輸出中溫低壓空氣、空調(diào)系統(tǒng)低溫水;
9.回熱器,與所述吸熱器連接,用于輸入中溫高壓空氣、高溫高壓空氣以及由所述吸熱器輸出的中溫低壓空氣,并換熱輸出中溫高壓空氣、高溫低壓空氣;
10.膨脹機,與所述回熱器連接,用于輸入由所述回熱器輸出的中溫高壓空氣并形成超低溫低壓空氣輸出;
12.其中,由所述回熱器輸出的中溫高壓空氣推動所述膨脹機高速旋轉(zhuǎn),高速旋轉(zhuǎn)的所述膨脹機帶動發(fā)電機工作以輸出電力。
14.換熱器,與所述膨脹機連接,用于輸入空調(diào)系統(tǒng)高溫水以及由所述膨脹機輸出的
16.儲冷罐,與所述換熱器連接,用于儲存由所述換熱器輸出的空調(diào)系統(tǒng)低溫水;
17.其中,所述換熱器還與所述吸熱器連接,所述換熱器輸出的低溫低壓空氣輸入至所述吸熱器。
19.壓縮機,與所述回熱器連接,用于輸入由所述回熱器輸出的高溫低壓空氣并形成超高溫高壓空氣輸出;
21.顆粒蓄熱器,與所述壓縮機連接,能夠接收由所述壓縮機輸出的超高溫高壓空氣并形成超高溫高壓空氣輸出。
23.蒸汽發(fā)生器,與所述顆粒蓄熱器和/或壓縮機連接,用于輸入水以及由所述顆粒蓄熱器和/或壓縮機輸出的超高溫高壓空氣,并換熱輸出為高溫高壓蒸汽以及中溫高壓空氣;
24.汽輪機發(fā)電系統(tǒng),用于接收由所述蒸汽發(fā)生器輸出的高溫高壓蒸汽以輸出電力。
25.進一步限定,上述的數(shù)據(jù)中心的熱儲能系統(tǒng),其中,所述回熱器還與蒸汽發(fā)生器連接,所述顆粒蓄熱器能夠接收由所述蒸汽發(fā)生器輸出的中溫高壓空氣并與超高溫高壓空氣換熱形成高溫高壓空氣輸出;
26.其中,所述蒸汽發(fā)生器輸出的部分中溫高壓空氣以及所述顆粒蓄熱器輸出的高溫高壓空氣輸入至所述回熱器。
28.利用推動膨脹機做功后的超低溫低壓空氣與現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)回水高溫水進行熱交換,其產(chǎn)生的空調(diào)系統(tǒng)低溫水直接回到數(shù)據(jù)中心空調(diào)制冷系統(tǒng)中給末端空調(diào)設(shè)備提供冷源,從而實現(xiàn)了空調(diào)系統(tǒng)的余熱回收,同時通過顆粒蓄熱罐儲存熱能,并通過熱能驅(qū)動發(fā)電機、汽輪機發(fā)電系統(tǒng)工作,進一步實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)中心的供電,大大提高了熱儲能的利用效率。
31.吸熱器-100、發(fā)電機-210、電動機-220、膨脹機-310、壓縮機-320、回熱器-410、換熱器-420、蒸汽發(fā)生器-430、儲熱罐-510、儲冷罐-520、顆粒蓄熱罐-600、汽輪機發(fā)電系統(tǒng)-700、第一高溫水通道-801、第一低溫水通道-802、低溫低壓空氣通道-811、中溫低壓空氣通道-812、第一中溫高壓空氣通道-821、高溫低壓空氣通道-822、第一過渡通道-831、第二過渡通道-832、超低溫低壓空氣通道-840、第二高溫水通道-851、第二低溫水通道-852、第一超高溫高壓空氣通道-861、第二超高溫高壓空氣通道-862、第三超高溫高壓空氣通道-863、高溫高壓空氣通道-870、高溫高壓蒸汽通道-881、第二中溫高壓空氣通道-882、第三中溫高壓空氣通道-883、進水通道-890。
32.下面將結(jié)合本技術(shù)實施例中的附圖,對本技術(shù)實施例中的技術(shù)方案進行清楚地描述,顯然,所描述的實施例是本技術(shù)一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒炯夹g(shù)中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員獲得的所有其他實施例,都屬于本技術(shù)保護的范圍。
33.本技術(shù)的說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象,而不用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當情況下可以互換,以便本技術(shù)的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?,且“第一”、“第二”等所區(qū)分的對象通常為一類,并不限定對象的個數(shù),例如第一對象可以是一個,也可以是多個。此外,說明書以及權(quán)利要求中“和/或”表示所連接對象的至少其中之一,字符“/”,一般表示前后關(guān)聯(lián)對象是一種“或”的關(guān)系。
34.下面結(jié)合附圖,通過具體的實施例及其應用場景對本技術(shù)實施例提供的數(shù)據(jù)中心的熱儲能系統(tǒng)進行詳細地說明。
35.本技術(shù)實施例提供了一種數(shù)據(jù)中心的熱儲能系統(tǒng),如圖1所示,包括吸熱器100,吸熱器100上連接設(shè)有第一高溫水通道801、第一低溫水通道802、低溫低壓空氣通道811、中溫低壓空氣通道812,其中,低溫低壓空氣通道811用于向吸熱器100輸入低溫低壓空氣,第一高溫水通道801用于向吸熱器100輸入數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的高溫水,低溫低壓空氣于吸熱器100內(nèi)吸收空調(diào)系統(tǒng)高溫水的熱量并使其冷卻成空調(diào)系統(tǒng)低溫水,空調(diào)系統(tǒng)低溫水通過第一低溫水通道802返回至空調(diào)系統(tǒng)中給數(shù)據(jù)中心提供冷源。
36.同時,低溫低壓空氣于吸熱器100內(nèi)吸收空調(diào)系統(tǒng)高溫水的熱量后升溫為中溫低壓空氣并通過中溫低壓空氣通道812排出。
37.在一種較佳的實施方式中,如圖1所示,中溫低壓空氣通道812遠離吸熱器100一側(cè)端連接設(shè)有回熱器410,回熱器410還連接設(shè)有換熱輸入通道以及第一中溫高壓空氣通道821、高溫低壓空氣通道822,第一中溫高壓空氣通道821遠離回熱器410一端連接設(shè)有膨脹機310,膨脹機310通過第一過渡通道831連接發(fā)電機210且連接設(shè)有超低溫低壓空氣通道840。
38.其中,換熱輸入通道用于向回熱器410輸入高溫高壓空氣以及中溫高壓空氣,中溫低壓空氣于回熱器410內(nèi)與高溫高壓空氣、中溫高壓空氣換熱,此時中溫低壓空氣部分變成高溫低壓空氣并由高溫低壓空氣通道822排出,中溫高壓空氣、高溫高壓空氣于回熱器410中被中溫低壓空氣冷卻后,部分形成中溫高壓空氣并通過第一中溫高壓空氣通道821輸至膨脹機310內(nèi)推動膨脹機310高速旋轉(zhuǎn),高速旋轉(zhuǎn)的膨脹機310通過第一過渡通道831帶動發(fā)電機210工作,從而輸出電力給數(shù)據(jù)中心使用,中溫高壓空氣經(jīng)膨脹后變成超低溫低壓空氣并由超低溫低壓空氣通道840排出。
39.在一種較佳的實施方式中,如圖1所示,超低溫低壓空氣通道840遠離膨脹機310一端連接設(shè)有換熱器420,換熱器420上還連接設(shè)有第二高溫水通道851、第二低溫水通道852以及低溫低壓空氣通道811遠離吸熱器100一端,第二高溫水通道851遠離換熱器420一端連接設(shè)有儲熱罐510,第二低溫水通道852遠離換熱器420一端連接設(shè)有儲冷罐520。
40.其中,儲熱罐510用于通過第二高溫水通道851向換熱器420輸入數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的高溫水,即來自于數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的回水,通過超低溫低壓空氣通道840輸入的超低溫低壓空氣于換熱器420內(nèi)與儲熱罐510中的空調(diào)系統(tǒng)高溫水進行換熱產(chǎn)生空調(diào)系統(tǒng)低溫
水,空調(diào)系統(tǒng)低溫水通過第二低溫水通道852儲存于儲冷罐520中以用于數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的制冷。
41.同時,輸入換熱器420的超低溫低壓空氣與儲熱罐510中的空調(diào)系統(tǒng)高溫水換熱后形成低溫低壓空氣,低溫低壓空氣通過低溫低壓空氣通道811輸入至吸熱器100。
42.可以理解的是,膨脹機310主要的作用是利用氣體在膨脹機310內(nèi)進行絕熱膨脹對外做功,消耗氣體本身內(nèi)能的同時轉(zhuǎn)換成電能,同時使氣體的壓力和溫度大幅度降低達到制冷與降溫的目的。
43.在一種較佳的實施方式中,如圖1所示,高溫低壓空氣通道822遠離回熱器410一端連接設(shè)有壓縮機320,壓縮機320通過第二過渡通道832連接電動機220且連接設(shè)有第一超高溫高壓空氣通道861,第一超高溫高壓空氣通道861遠離壓縮機320一端連接設(shè)有顆粒蓄熱罐600,顆粒蓄熱罐600上還連接設(shè)有第二超高溫高壓空氣通道862,第一超高溫高壓空氣通道861與第二超高溫高壓空氣通道862之間連接設(shè)有三超高溫高壓空氣通道863。
44.其中,高溫低壓空氣通過高溫低壓空氣通道822進入壓縮機320中并壓縮成超高溫高壓空氣,超高溫高壓空氣通過第一超高溫高壓空氣通道861儲存于顆粒蓄熱罐600中。
45.在一種較佳的實施方式中,如圖1所示,第二超高溫高壓空氣通道862遠離顆粒蓄熱罐600一端連接設(shè)有蒸汽發(fā)生器430,蒸汽發(fā)生器430上還連接設(shè)有高溫高壓蒸汽通道881、第二中溫高壓空氣通道882、進水通道890,高溫高壓蒸汽通道881遠離蒸汽發(fā)生器430一端連接設(shè)有汽輪機發(fā)電系統(tǒng)700,第二中溫高壓空氣通道882遠離蒸汽發(fā)生器430一端連接顆粒蓄熱罐600,進水通道890用于向蒸汽發(fā)生器430輸入水。
46.可以理解的是,蒸汽發(fā)生器430的作用是加熱給水,產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽以推動汽輪機發(fā)電系統(tǒng)700工作。
47.換熱輸入通道包括一端與第二中溫高壓空氣通道882連接、另一端與回熱器410連接的第三中溫高壓空氣通道883,以及一端與顆粒蓄熱罐600連接、另一端與第三中溫高壓空氣通道883連接的高溫高壓空氣通道870。
48.可以理解的是,高溫高壓空氣通道870能夠設(shè)置為與第三中溫高壓空氣通道883連接,也能夠直接設(shè)置為與回熱器410連接,只要能夠?qū)崿F(xiàn)換熱輸入通道對回熱器410的高溫高壓空氣、中溫高壓空氣輸入即可,對其具體設(shè)置方式不做限制。
49.其中,當需要熱能轉(zhuǎn)換成電力時,啟動風機將壓縮機320輸出的超高溫高壓空氣通過第二超高溫高壓空氣通道862、三超高溫高壓空氣通道863轉(zhuǎn)移至蒸汽發(fā)生器430中,從而將自進水通道890輸入的水轉(zhuǎn)化成高溫高壓蒸汽,高溫高壓的蒸汽通過高溫高壓蒸汽通道881驅(qū)動汽輪機發(fā)電系統(tǒng)700工作,進而輸出電力給數(shù)據(jù)中心使用。
50.與此同時,超高溫高壓空氣于蒸汽發(fā)生器430中將水轉(zhuǎn)化為高溫高壓蒸汽后自身降溫形成中溫高壓氣體,中溫高壓氣體一部分通過第二中溫高壓空氣通道882、第三中溫高壓空氣通道883輸入至回熱器410,另一部分通過第二中溫高壓空氣通道882輸出至顆粒蓄熱罐600并于顆粒蓄熱罐600內(nèi)與超高溫高壓空氣換熱形成高溫高壓空氣,高溫高壓空氣通過高溫高壓空氣通道870、第三中溫高壓空氣通道883輸入至回熱器410。
51.可以理解的是,回熱器410的作用主要為使進入壓縮機320的氣體成為過熱態(tài),使回氣中夾帶的液滴氣化,防止壓縮機320產(chǎn)生液擊,同時使進入膨脹機310中的氣體過冷,減少節(jié)流損失。
52.本技術(shù)實施例中,采用上述的數(shù)據(jù)中心的熱儲能系統(tǒng),利用推動膨脹機310做功后的超低溫低壓空氣與現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)回水高溫水進行熱交換,其產(chǎn)生的空調(diào)系統(tǒng)低溫水直接回到數(shù)據(jù)中心空調(diào)制冷系統(tǒng)中給末端空調(diào)設(shè)備提供冷源,從而實現(xiàn)了空調(diào)系統(tǒng)的余熱回收,同時通過顆粒蓄熱罐600儲存熱能,并通過熱能驅(qū)動發(fā)電機210、汽輪機發(fā)電系統(tǒng)700工作,進一步實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)中心的供電,大大提高了熱儲能的利用效率。
53.需要說明的是,在本文中,術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句“包括一個
限定的要素,并不排除在包括該要素的過程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。此外,需要指出的是,本技術(shù)實施方式中的方法和裝置的范圍不限按示出或討論的順序來執(zhí)行功能,還可包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序來執(zhí)行功能,例如,可以按不同于所描述的次序來執(zhí)行所描述的方法,并且還可以添加、省去、或組合各種步驟。另外,參照某些示例所描述的特征可在其他示例中被組合。
54.上面結(jié)合附圖對本技術(shù)的實施例進行了描述,但是本技術(shù)并不局限于上述的具體實施方式,上述的具體實施方式僅僅是示意性的,而不是限制性的,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本技術(shù)的啟示下,在不脫離本技術(shù)宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下,還可做出很多形式,均屬于本技術(shù)的保護之內(nèi)。
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