一种耦合有CO2储能单元的超临界CO2布雷顿循环发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种耦合有CO2储能单元的超临界CO2布雷顿循环发电系统，由布雷顿循环发电单元和CO2储能单元组成；布雷顿循环发电单元包括高温回热器、燃烧室、透平、发电机、低温回热器、冷却器I和压缩机I；CO2储能单元包括低压储气室、冷却器II、压缩机II和高压储气室。本发明专利技术发电系统中CO2储能单元可将不稳定的能源以超临界CO2的形式储藏起来，在用电需求高的时候，将储藏的高温高压超临界CO2经布雷顿循环稳定做功供电，很好的实现电能的稳定输出，因此耦合了CO2储能单元的本发明专利技术布雷顿循环发电系统可以进一步的节约能源，降低弃风弃光率，提高昼夜负荷调节稳定性，实现节能减排。

A supercritical CO2 Brayton cycle power generation system with CO2 energy storage unit

The invention discloses a method for coupling the CO2 supercritical Brayton cycle power generation system CO2 energy storage unit, by the Brayton cycle power generation unit and CO2 storage unit; Brayton cycle power generation unit comprises a high temperature regenerator, combustion chamber, turbine, generator, cryogenic regenerator, cooler and compressor I I; CO2 the storage unit comprises a low-pressure gas chamber, compressor, cooler II II and high pressure gas storage chamber. The invention of power system CO2 storage unit can be stored unstable energy in supercritical CO2, when electricity demand is high, the high temperature storage of supercritical CO2 by the Brayton cycle stability power supply, stabilize the output power of the good, so the coupling of the invention of the cycle power generation system CO2 energy storage unit can further save energy, reduce the abandoned abandoned light wind rate, improve the stability of load regulation, to achieve energy saving and emission reduction.

【技术实现步骤摘要】
一种耦合有CO2储能单元的超临界CO2布雷顿循环发电系统
本专利技术涉及一种耦合有CO2储能单元的超临界CO2布雷顿循环发电系统，属于超临界CO2循环发电

技术介绍
经济的快速发展离不开电力，近年来，全球用电量不段提升，昼夜间负荷变化相应增大，对机组负荷调节能力要求相应提高，同时昼夜间负荷的大幅调节会带来发电厂相关部分的发电供电单元的磨损与寿命的降低，也会导致大量能源的浪费，因此昼夜负荷的平衡调节尤为重要。同时由于各种新能源如风电、光电的投入使用，电网压力提高，新能源直接上网会导致电网电压波动、频率偏差等诸多问题，影响供电质量，正因如此，虽然新能源的装机量在不断地提升，但也因此带来更大的弃风、弃光量大幅增长，实际上网量远小于新能源的装机量，因此针对负荷昼夜大幅变化和新能源装机量的不断提升的问题，开发出一套合理、可行的储能系统就迫在眉睫。超临界CO2布雷顿循环发电机组在相同的负荷下要比朗肯循环机组的占地面积大幅降低，CO2价格相对较为低廉，整体投资成本更低，且效率较高，具有广阔的应用前景。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种耦合有CO2储能单元的超临界CO2布雷顿循环发电系统，该发电系统通过CO2储能单元将不稳定的能源和多余的电量及时的储藏起来，再在用电高峰时稳定输出，从而保证电网的供电稳定性。
技术实现思路
：为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术手段为：一种耦合有CO2储能单元的超临界CO2布雷顿循环发电系统，由布雷顿循环发电单元和CO2储能单元组成；其中，布雷顿循环发电单元包括高温回热器、燃烧室、透平、发电机、低温回热器、冷却器I和压缩机I；高温回热器将高温高压CO2通过管路送入燃烧室中，燃烧室将加热后的超临界CO2送入透平中做功，透平的动力输出端一端连接发电机，另一端连接压缩机I，透平将膨胀后温压下降的CO2送回高温回热器中，高温回热器将放热后的CO2送入低温回热器中，在低温回热器中再次放热的CO2一路流入CO2储能单元的低压储气室中进行存储，另一路流入冷却器I中冷却，冷却后流入压缩机I中，压缩后升温升压的CO2流体回流至低温回热器中，在低温回热器中升温后的CO2流体与从高压储气室中流出的高温高压CO2流体混合，一起汇流入高温回热器中，高温回热器中高温高压CO2流体再次进入燃烧室中受热升温；所述CO2储能单元包括低压储气室、冷却器II、压缩机II和高压储气室；低压储气室中低压CO2进入到冷却器II中，在冷却器II中冷却后的CO2流体进入压缩机II中升温升压，升温升压后的CO2流体进入高压储气室中储藏保存。其中，所述压缩机II通过电动机驱动转动。其中，所述高压储气室和低压储气室均位于地表以下，高压储气室的温度高于低压储气室的温度，低压储气室相对于地表的位置高于高压储气室相对于地表的位置。其中，所述低温回热器的分流口设置有电磁阀，电磁阀通过控制信号调整阀门的开度，即阀门的开度随着机组负荷的变化而变化(用电量为高峰还是低谷对电磁阀进行相应调节，从而控制流入冷却器I或低压储气室中CO2流体的量)。其中，燃烧室中加热后超临界CO2的温度为600～800℃。相比于现有技术，本专利技术技术方案具有的有益效果为：首先，本专利技术发电系统将超临界CO2布雷顿循环发电单元和CO2储能单元耦合在一起，实现了用电高峰和用电低谷的平衡以及电力的稳定输出，降低了电网调节压力，提高了能源的利用率；其次，本专利技术发电系统可应用于新能源领域，CO2储能单元能够将不稳定的风能、光能等可再生能源输出的电力及时的储藏于高压高温的超临界CO2中，在供电需要时放出，降低了新能源发电输出的不稳定性，也降低了弃风和弃光率，促进了新能源的发展；最后，本专利技术发电系统中采用分流设计，可根据用电高峰的变化同步调整再循环比例，提升电网的稳定性，保证供电质量。附图说明图1为本专利技术耦合有CO2储能单元的超临界CO2布雷顿循环发电系统的系统原理图。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。如图1所示，本专利技术耦合有CO2储能单元的超临界CO2布雷顿循环发电系统，由布雷顿循环发电单元1和CO2储能单元2组成；其中，布雷顿循环发电单元1包括高温回热器1-4、燃烧室1-3、透平1-2、发电机1-1、低温回热器1-5、冷却器I1-7和压缩机I1-6；CO2储能单元2包括低压储气室2-1、冷却器II2-2、压缩机II2-3和高压储气室2-5；燃烧室1-3经管路D-3与透平1-2进口连通，透平1-2出口经管路B-1与高温回热器1-4放热侧入口连通，高温回热器1-4受热侧出口则通过管路B-2与低温回热器1-5放热侧进口连通，低温回热器1-5出口分成两路，一路经管道B-3-2与低压储气室2-1连通，另一路经管路B-3-1与冷却器I1-7连通，冷却器I1-7经管路B-4与压缩机I1-6入口相连通，压缩机I1-6出口经管路C-1与低温回热器1-5受热侧进口相连通，低温回热器1-5受热侧出口经管路C-2与来自高压储气室2-5的管路D-1汇合后与高温回热器1-4受热侧进口连通，高温回热器1-4受热侧出口经管路D-2与燃烧室1-3进口连通；燃烧室1-3还设有燃料入口，燃料通过管路A-1进入燃烧室1-3中；透平1-2为发电机1-1和压缩机1-6提供机械动力；布雷顿循环发电单元1的部分CO2流体经管路B-3-2进入低压储气室2-1中，低压储气室2-1经管路E-1与冷却器II2-2连通，冷却器II2-2经管路E-2与压缩机II2-3进口连通，压缩机II2-3出口经管路E-3与高压储气室2-5进口连接。低温回热器1-5出口的CO2流体按照一定比例进行分流，放热后的CO2流体一路沿管路B-3-1进入到冷却器I1-7中(继续参与后续循环)放热后再进入压缩机I1-6中压缩，升温升压后再进入到低温回热器1-5中升温，当低温回热器1-5中CO2流体温度升至与高压储气室2-5中的CO2流体温度接近时，与高压储气室2-5中的CO2流体进行汇合，随后进入到高温回热器1-4和燃烧室1-3中进一步升温；另一路经管路B-3-2进入到低压储气室2-1中进行储藏，为下一次循环做储备。低温回热器1-5出口的CO2流体的分流比例可以通过实际的用电高峰变化而变化，用电高峰严重时，再循环比例增加(即流入冷却器I1-7中的CO2流体增加)；用电高峰减弱时，再循环比例减小(即流入低压储气室2-1中的CO2流体增加)，将多余能量储存起来，保证后续供电质量。CO2储能单元2中，高压储气室2-5和低压储气室2-1均位于地表以下的内热层(增温层)，实现储气室的保温，降低能源消耗，低压储气室2-1位置高于高压储气室2-5位置，低压储气室2-1温度要低于高压储气室2-5，利用地热以提供储气室保温所需的热量，节约能源。CO2储能单元2中，在用电高峰段，单元中低压储气室2-1接收来自低温回热器1-5流出的CO2流体并进行储存，高压储气室2-5将存储的CO2流体送入高温回热器1-4中，单元中冷却器II2-2、压缩机II2-3和电动机2-4不工作；当处于用电低谷时段，多余的电量经电动机2-4带动压缩机II本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合有CO2储能单元的超临界CO2布雷顿循环发电系统，其特征在于：由布雷顿循环发电单元和CO2储能单元组成；其中，布雷顿循环发电单元包括高温回热器、燃烧室、透平、发电机、低温回热器、冷却器I和压缩机I；高温回热器将高温高压CO2通过管路送入燃烧室中，燃烧室将加热后的超临界CO2送入透平中做功，透平的动力输出端一端连接发电机，另一端连接压缩机I，透平将膨胀后温压下降的CO2送回高温回热器中，高温回热器将放热后的CO2送入低温回热器中，在低温回热器中再次放热的CO2一路流入CO2储能单元的低压储气室中进行存储，另一路流入冷却器I中冷却，冷却后流入压缩机I中，压缩后升温升压的CO2流体回流至低温回热器中，在低温回热器中升温后的CO2流体与从高压储气室中流出的高温高压CO2流体混合，一起汇流入高温回热器中，高温回热器中高温高压CO2流体再次进入燃烧室中受热升温；CO2储能单元包括低压储气室、冷却器II、压缩机II和高压储气室；低压储气室中低压CO2进入到冷却器II中，在冷却器II中冷却后的CO2流体进入压缩机II中升温升压，升温升压后的CO2流体进入高压储气室中储藏保存。

【技术特征摘要】
1.一种耦合有CO2储能单元的超临界CO2布雷顿循环发电系统，其特征在于：由布雷顿循环发电单元和CO2储能单元组成；其中，布雷顿循环发电单元包括高温回热器、燃烧室、透平、发电机、低温回热器、冷却器I和压缩机I；高温回热器将高温高压CO2通过管路送入燃烧室中，燃烧室将加热后的超临界CO2送入透平中做功，透平的动力输出端一端连接发电机，另一端连接压缩机I，透平将膨胀后温压下降的CO2送回高温回热器中，高温回热器将放热后的CO2送入低温回热器中，在低温回热器中再次放热的CO2一路流入CO2储能单元的低压储气室中进行存储，另一路流入冷却器I中冷却，冷却后流入压缩机I中，压缩后升温升压的CO2流体回流至低温回热器中，在低温回热器中升温后的CO2流体与从高压储气室中流出的高温高压CO2流体混合，一起汇流入高温回热器中，高温回热器中高温高压CO2流体再次进入燃烧室中受热升温；CO2储能单元包括低压储气室、冷却器II、压缩机...

【专利技术属性】
技术研发人员：向文国，吴牧笛，胡骏，陈时熠，马士伟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32