集成二氧化碳循环与液化空气储能的调峰发电系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种集成二氧化碳循环与液化空气储能的调峰发电系统及方法，包括液空储能子系统和超临界二氧化碳循环子系统；液空储能子系统包括空分装置、液氮及液氧储罐、液氮及液氧泵、高低压氮气透平、氮气收集装置、第一发电机、储热装置、传热介质泵、切换阀等。超临界二氧化碳循环子系统包括二氧化碳循环泵、高低温换热器、燃烧室、二氧化碳透平、第二发电机、水分离器、冷却器、液体二氧化碳收集装置等。液空储能子系统在低谷时储存电力在调峰时释放，并将天然气的能量在调峰时由超临界二氧化碳循环转换为电力，系统储能量大，调峰能力强，具备大规模快速负荷调节能力，系统效率高、无污染、零排放、100％碳捕集，副产品经济价值高。

Peak shaving power generation system and method integrating carbon dioxide cycle and liquefied air energy storage

The invention provides a peak shaving power generation system and method integrating carbon dioxide cycle and liquefied air energy storage, including liquid-air energy storage subsystem and supercritical carbon dioxide cycle subsystem; liquid-air energy storage subsystem includes air separation device, liquid nitrogen and liquid oxygen storage tank, liquid nitrogen and liquid oxygen pump, high and low pressure nitrogen turbine, nitrogen collection device, first generator, heat storage device and heat transfer medium. Pumps, switching valves, etc. Supercritical carbon dioxide cycle subsystem includes carbon dioxide cycle pump, high and low temperature heat exchanger, combustion chamber, carbon dioxide turbine, second generator, water separator, cooler, liquid carbon dioxide collection device, etc. The liquid-air energy storage subsystem stores electricity in low valley and releases it during peak shaving. The energy of natural gas is converted from supercritical carbon dioxide cycle to electricity during peak shaving. The system has large energy storage capacity, strong peak shaving ability, large-scale rapid load regulation capability, high system efficiency, no pollution, zero emission, 100% carbon capture, and high economic value of by-products.

【技术实现步骤摘要】
集成二氧化碳循环与液化空气储能的调峰发电系统及方法
本专利技术涉及一种集成二氧化碳循环与液化空气储能的调峰发电系统及方法，属于电力系统调峰及储能

技术介绍
随着新能源发电装机容量不断扩大，电力系统必须有充足的调峰容量来平抑新能源电力的波动。同时，风力发电、太阳能发电的间歇性和波动性问题，导致用电低谷时的弃风、弃光现象，这就需要借助大规模储能技术。因此，先进的调峰和储能技术是当前电力系统的迫切需求。通常水电适合用于调峰，而现在火电也参与调峰，并且越来越多地采用燃气轮机承担电网尖峰负荷调节。抽水蓄能电站既可大规模储能，又可大规模调峰，而且是清洁绿色的可再生能源，但是受限于地理条件。带补燃的压缩空气储能系统可兼具储能与大规模调峰功能，但是会有二氧化碳排放。近年来，液化空气储能技术和新型的燃气轮机技术的发展为开发更先进的储能调峰发电系统提供了广阔的探索空间。特别是以超临界二氧化碳为工质的半闭式直燃加热循环系统，兼具高效发电与廉价捕碳的优点，采用纯氧燃烧，配备有大型空分装置，天然地具备液化空气储能的硬件条件。如何对半闭式超临界二氧化碳循环系统和液化空气储能系统进行集成，使其具备大规模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成二氧化碳循环与液化空气储能的调峰发电系统，其特征在于：包括液空储能子系统和超临界二氧化碳循环子系统；所述液空储能子系统包括空分装置(1)，空分装置(1)的液氮出口连接液氮储罐(2)进口，空分装置(1)的液氧出口连接液氧储罐(3)进口，液氮储罐(2)出口连接液氮泵(4)进口，液氧储罐(3)出口连接液氧泵(5)进口，液氮泵(4)出口连接低温换热器(6)氮进口，液氧泵(5)出口连接低温换热器(6)氧进口，低温换热器(6)氮出口连接高温换热器(7)氮进口，低温换热器(6)氧出口连接高温换热器(7)氧进口，高温换热器(7)氮出口连接高压氮气透平(8)进口，高压氮气透平(8)出口连接高温换热器...

【技术特征摘要】
1.一种集成二氧化碳循环与液化空气储能的调峰发电系统，其特征在于：包括液空储能子系统和超临界二氧化碳循环子系统；所述液空储能子系统包括空分装置(1)，空分装置(1)的液氮出口连接液氮储罐(2)进口，空分装置(1)的液氧出口连接液氧储罐(3)进口，液氮储罐(2)出口连接液氮泵(4)进口，液氧储罐(3)出口连接液氧泵(5)进口，液氮泵(4)出口连接低温换热器(6)氮进口，液氧泵(5)出口连接低温换热器(6)氧进口，低温换热器(6)氮出口连接高温换热器(7)氮进口，低温换热器(6)氧出口连接高温换热器(7)氧进口，高温换热器(7)氮出口连接高压氮气透平(8)进口，高压氮气透平(8)出口连接高温换热器(7)再热氮气进口，高温换热器(7)再热氮气出口连接低压氮气透平(10)进口，低压氮气透平(10)出口连接氮气收集装置(9)，高压氮气透平(8)和低压氮气透平(10)同轴连接第一发电机(11)，高温换热器(7)氧出口连接所述超临界二氧化碳子系统的燃烧室(18)氧进口；储热装置(12)出口连接传热介质泵(13)进口，传热介质泵(13)出口分两路分别连接空分装置(1)传热介质进口和高温换热器(7)传热介质进口，空分装置(1)传热介质出口连接切换阀(14)的一个进口，高温换热器(7)传热介质出口连接切换阀(14)的另一个进口，切换阀(14)出口连接储热装置(12)进口；所述超临界二氧化碳循环子系统包括二氧化碳循环泵(17)，二氧化碳循环泵(17)出口连接高温换热器(7)二氧化碳进口，高温换热器(7)二氧化碳出口连接燃烧室(18)二氧化碳进口，燃烧室(18)二氧化碳出口连接二氧化碳透平(19)进口，二氧化碳透平(19)连接第二发电机(20)，二氧化碳透平(19)的高压出口抽出燃烧产生的多余二氧化碳连接高温换热器(7)高压二氧化碳进口，高温换热器(7)高压二氧化碳出口连接第一水分离器(21)进口，第一水分离器(21)出口连接冷却器(22)进口，冷却器(22)出口连接液体二氧化碳收集装置(23)，二氧化碳透平(19)的低压出口连接高温换热器(7)低压二氧化碳进口，高温换热器(7)低压二氧化碳出口连接第二水分离器(24)进口，第二水分离器(24)出口连接低温换热器(6)低压二氧化碳进口，低温换热器(6)低压二氧化碳出口连接二氧化碳循环泵(17)进口；液化天然气储罐(15)出口连接液化天然气泵(16)进口，液化天然气泵(16)出口连接低温换热器(6)天然气进口，低温换热器(6)天然气出口连接高温换热器(7)天然气进口，高温换热器(7)天然气出口连接燃烧室(18)天然气进口。2.如权利要求1所述的一种集成二氧化碳循环与液化空气储能的调峰发电系统，其特征在于：所述空分装置为压缩深冷空分装置。3.如权利要求1所述的一种集成二氧化碳循环与液化空气储能的调峰发电系统，其特征在于：所述储热装置的传热介质为水。4.一种集成二氧化碳循环与液化空气储能的调峰发电方法，采用如权利要求1～3任一项所述的集成二氧化碳循环与液化空气储能的调峰发电系统，其特征在于：液空储能子系统中的空分装置(1)持续运行，制备的液氧和液氮分别储存于液氧储罐(3)和液氮储罐(2)中；将切换阀(14)调节至储热装置(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑开云，黄志强，
申请(专利权)人：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海,31