本发明涉及核能发电的小型能源系统技术，特别涉及一种基于储能可调峰的小型移动核反应堆电源。
背景技术：
1、核能是一种不受时空影响，可以提供稳定电力供应的清洁能源。将热能储存与核反应堆进行并联耦合，将带来两方面的好处，一是使核电以恒定反应堆功率输出运行，从而减少因电厂容量系数降低而造成的经济损失，使其更加经济。二是，储能可以通过在低谷时期储能、用电高峰放能，帮助能源系统实现调峰，响应电力需求侧的变化。
2、使用氦氙混合气体为工质的布雷顿循环发电系统是与反应堆耦合进行热电转换的优选方案，具有较高的能量利用率、较好的输出性能以及较轻的质量比功率等优点。
3、文献(decarbonizing the electric sector:combining renewable andnuclear energy using thermal storage，volume 44,may 2012,pages 301-311)中所描述了一个核能与储能相结合的发电系统，该系统使用纯氦气作为在堆芯以及储能罐之间的换热工质，并使用冷、热分开的两罐热储能形式。同时，利用朗肯循环发电。该系统有如下几个问题，一是纯氦气体难以压缩，将会大大增加压气机的设计难度，同时难以做到设备小型化；二是传统两罐储能结构占地面积大，所需的储能工质更多，会显著增加成本与系统复杂性；三是朗肯循环效率不高，灵活性差。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于储能可调峰的小型移动核反应堆电源，核反应堆产热、热储能罐储能与放能、使用氦氙混合气体为工质的布雷顿循环发电系统，其中热储能罐与布雷顿循环紧耦合，与核反应堆串联耦合。系统基于热储能罐在低谷时期储能来自核反应堆的热能，并在用电高峰输出这部分能量，以保证在变功率情景下，系统能够满足高峰时期的用电需求，同时核反应堆始终以满功率工作，系统经济性提高。此外，热储能罐采用以常温下为液体的金属镓作为储热材料的单罐结构，大大减少了系统占地面积与所需的气体工质数量，同时回避了使用熔盐储能会出现的室温下冷却凝固问题。
2、为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案如下：
3、本发明的一种基于储能可调峰的小型移动核反应堆电源，包括热储能罐、核反应堆以及氦氙布雷顿循环发电系统。
4、核反应堆作为氦氙布雷顿循环发电系统的热源，与其相连。热储能罐与核反应堆、布雷顿循环系统均相连接。
5、进一步的，对于核反应堆，其入口与布雷顿循环发电系统中的换热器冷流体出口相连接，其出口分为两路，分别与热储能罐的热侧入口、布雷顿循环发电系统中涡轮的入口相连接。
6、进一步的，热储能罐包括带有填充物的单罐储能罐与4个进出口。储能罐使用液态镓金属作为填充物，氦氙混合气体作为储热材料，采用单罐结构，冷流体在下，热流体在上部，中间依靠温跃层实现冷热分开。储能罐顶部有热侧出口与热侧入口，底部有冷侧出口与冷侧入口。热储能罐的热侧出口与涡轮的入口相连接，热侧入口与核反应堆出口相连接，冷侧入口与回热器的冷流体出口相连接，冷侧出口与预冷器入口相连接。
7、通过调节储能罐四个进出口的流量，可以控制储能子系统从核反应堆产热子系统吸收热量、向氦氙布雷顿循环发电子系统的放热。
8、进一步的，氦氙布雷顿循环发电子系统包括涡轮、压气机、发电机、换热器与预冷器。氦氙布雷顿循环发电子系统与核反应堆、热储能罐相连。涡轮入口与核反应堆出口、热储能罐热侧出口相连接、涡轮出口与换热器热流体入口相连。预冷器热侧入口与两处相连，分别为换热器热流体出口与热储能罐冷侧出口。预冷器热侧出口与压气机入口相连，压气机出口与换热器冷流体入口相连，换热器冷流体出口分为两路，一路与核反应堆入口相连接，一路与热储能罐冷侧入口相连接。
9、进一步的，换热器为印刷电路板式换热器(pche)，内部分为冷流体流道与热流体流道，各有进出口。
10、进一步的，预冷器冷侧流通空气。
11、进一步的，涡轮、压气机与发电机三者连接在同一根轴上，转速保持相同。
12、与现有技术相比，本发明的技术效果如下：
13、在本系统中，与堆芯换热、热储存、布雷顿发电等多个过程中，均采用氦氙混合气体。与氦气相比氦氙混合气体具有较好的化学稳定性能、较高的换热性能以及良好的可压缩性等特点。氦气中加入氙气，能够有效降低透平机械的气动载荷大小，降低叶轮机械级数，从而实现降低系统质量的目的。
14、采用单罐储能系统，使用氦氙混合气体作为换热工质，储能罐中填充液态金属镓作为储热材料。相比于传统的两罐储能结构，装有储热材料的单罐储能体积更小，所需换热工质更少，成本更低。同时直接使用氦氙混合气体作为换热工质，可降低系统复杂度并获得更大的工作范围。此外，镓具有优异的物理性质，热导率高，熔点低，避免了熔盐储能会出现的室温下冷却凝固问题。
15、将热储能罐与布雷顿循环紧耦合，与核反应堆串联，可以帮助系统实现调峰功能。在需求侧电量要求正常的情况下，系统提供标准额定电量；在用电低谷的情况下，核反应堆继续按照额度热功率工作，多余热能将被储存在热储能罐中；在用电高峰的情况下，系统除了利用核反应堆提供标准额定电量，还将释放热储能罐中储存的热能，来满足多出的部分；利用这三种模式的灵活切换，系统可以实现很好的负载跟随与调峰功能。
1.一种基于储能可调峰的小型移动核反应堆电源，包括氦氙布雷顿循环发电系统，其特征在于，还包括：
2.根据权利要求1所述的基于储能可调峰的小型移动核反应堆电源，其特征在于，所述热储能罐内采用液态镓金属作为填充物，氦氙混合气体作为储热材料，使冷流体在下，热流体在上部，中间依靠温跃层实现冷热分开；
3.根据权利要求1所述的基于储能可调峰的小型移动核反应堆电源，其特征在于，所述氦氙布雷顿循环发电子系统包括涡轮、压气机、发电机、换热器与预冷器，所述涡轮入口与核反应堆出口、热储能罐热侧出口相连接，该涡轮出口与换热器热流体入口相连；所述预冷器热侧入口分别与换热器热流体出口、热储能罐冷侧出口相连，该预冷器的热侧出口与压气机入口相连，压气机出口与换热器冷流体入口相连，换热器冷流体出口分为两路，一路与核反应堆入口相连接，一路与热储能罐冷侧入口相连接。
4.根据权利要求3所述的基于储能可调峰的小型移动核反应堆电源，其特征在于，对应需求侧对电量的不同要求，通过三种工作模式的切换，实现负载跟随与调峰功能，包括：
