为提高可再生能源消纳能力并实现工业余热的高效回收与再利用,本研究提出了一种基于高温热泵储能(pumped thermal energy storage,PTES)技术的工业余热回收与高温蒸汽供热系统。该系统通过在电网低谷时段利用高温热泵回收工业废水中的...为提高可再生能源消纳能力并实现工业余热的高效回收与再利用,本研究提出了一种基于高温热泵储能(pumped thermal energy storage,PTES)技术的工业余热回收与高温蒸汽供热系统。该系统通过在电网低谷时段利用高温热泵回收工业废水中的低温热量,结合固体储能单元实现热能的储存与释放,提供全天候高温蒸汽供热。基于Aspen Plus与MATLAB平台建立了热泵储能系统的热力学仿真模型,涵盖压缩机、膨胀机、换热器、蒸汽发生器及固体储能模块,模拟不同工况下能量流动与性能响应。仿真结果显示,在工业废水温度为60℃的条件下,空气、氩气、氮气和二氧化碳4种循环工质的系统性能系数(COP)分别为1.519、1.478、1.523和1.327。在固体储能单元分析中,孔隙率为0.35,颗粒粒径为0.03~0.05 m时可获得最优热效率和COP性能。进一步以空气为工质开展系统敏感性分析,评估系统关键参数对性能的影响。结果显示,较高的余热温度与较低的压缩机出口温度有助于系统性能提升。当余热温度为100℃、压缩机出口温度为400℃时,系统COP可达到1.658。此外,设备成本估算结果显示,压缩机和电动机成本占比最大,这表明压缩与功率转换单元是经济性优化的关键环节。研究结果可为高温热泵储能系统在工业供热领域的工程设计与可行性分析提供理论依据与参考。展开更多
