一种基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统及运行方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统及运行方法，本发明专利技术将超临界二氧化碳储能系统建立在已有的汽轮机蒸汽循环发电系统上，利用超临界二氧化碳储能系统中压缩机出口的高压高温二氧化碳进入第一换热器加热凝结水，提高了凝结水温度，减小了回热器内的换热温差，降低了换热过程中的不可逆损失，提高了机组的能量效率，同时，回收了压缩二氧化碳过程中的压缩热减小了热量的浪费。缩二氧化碳过程中的压缩热减小了热量的浪费。缩二氧化碳过程中的压缩热减小了热量的浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统及运行方法


[0001]本专利技术属于超临界二氧化碳储能
，具体涉及一种基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统及运行方法。

技术介绍

[0002]近年来，风能、光能等新能源发电装机量迅猛增长，部分地区的新能源装机量远远超过了其地区的消纳能力，同时由于风能、光能具有间歇性和波动性的特点，调节控制困难，大规模并网会影响电网的安全运行，因此对电网发电侧的调峰要求越来越高。储能技术是解决上述问题的有效途径。目前大规模应用的储能技术包括抽水蓄能、压缩空气储能，抽水蓄能对水源条件要求较高，难以普遍应用推广；压缩空气储能依赖地下储气洞穴以及化石燃料燃烧，储能密度低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统及运行方法，以解决现有技术中调峰困难等问题，提高用户接纳间歇性能源的能力。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统，包括锅炉和二氧化碳压缩机，锅炉的蒸汽输出端和汽轮机的蒸汽输入端连接，汽轮机的排汽端连接至凝汽器，凝汽器的凝结水输出端连接至第一换热器的冷侧入口，第一换热器的冷侧出口连接至回热器的水侧入口，回热器的水侧出口和锅炉连接；
[0006]二氧化碳压缩机的出口与第一换热器的热侧入口连接，第一换热器的热侧出口连接至超临界二氧化碳高压储罐，超临界二氧化碳高压储罐的出口连接至第二换热器的冷侧入口，第二换热器的冷侧出口连接至透平，透平的出口连接至超临界二氧化碳低压储罐，超临界二氧化碳低压储罐的出口和二氧化碳压缩机的进口连接；
[0007]所述汽轮机输出的抽汽分为第一抽汽管道和第二抽汽管道，第一抽汽管道和回热器的热侧入口连接，第二抽汽管道和第二换热器的热侧进口连接，第二换热器的热侧出口和回热器的汽侧连通；
[0008]所述汽轮机的动力输出端连接有第一发电机，透平的动力输出端连接有第二发电机。
[0009]优选的，所述凝汽器和第一换热器的冷侧入口的连接管路上设置有凝结水泵。
[0010]优选的，所诉第一换热器的冷侧出口和回热器的水侧入口之间设置有给水泵。
[0011]优选的，所述透平和超临界二氧化碳低压储罐的连接管路上设置有冷却器。
[0012]优选的，所述冷却器和超临界二氧化碳低压储罐的连接管路上设置有第三电动截止阀；所述超临界二氧化碳低压储罐和二氧化碳压缩机的连接管路上设置有第四电动截止
阀。
[0013]优选的，所述超临界二氧化碳高压储罐和第二换热器的冷侧入口连接管路上设置有电动节流阀。
[0014]优选的，所述第一换热器的热侧出口和超临界二氧化碳高压储罐的连接管路上设置有第二电动截止阀。
[0015]优选的，所述第二抽汽管道上设置有第一电动截止阀。
[0016]优选的，所述二氧化碳压缩机的动力输出端连接有电动机。
[0017]一种上述任意一项基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统的运行方法，其特征在于，
[0018]正常工作状态时，所述锅炉的蒸汽输出至汽轮机，汽轮机驱动第一发电机发电，汽轮机做功后的排汽通过凝汽器冷却成为凝结水后，流回至锅炉中；
[0019]减少发电机发电量时，超临界二氧化碳低压储罐中的二氧化碳传递至二氧化碳压缩机，第一发电机的发出电量驱动二氧化碳压缩机做功，二氧化碳压缩机将二氧化碳压缩至预设压力后，二氧化碳输出至超临界二氧化碳高压储罐中，在压缩过程中产生的压缩热通过第一换热器加热从凝结水泵输出的凝结水；
[0020]增加发电机发电量时，超临界二氧化碳高压储罐输出的二氧化碳流入至第二换热器的冷侧，与来自汽轮机的高温高压蒸汽进行换热，被加热的二氧化碳从第二换热器输入至透平，在透平做功，从透平输出的二氧化碳储存在超临界二氧化碳低压储罐中。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术公开了一种基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统，本专利技术将超临界二氧化碳储能系统建立在已有的汽轮机蒸汽循环发电系统上，利用超临界二氧化碳储能系统中压缩机出口的高压高温二氧化碳进入第一换热器加热凝结水，提高了凝结水温度，减小了回热器内的换热温差，降低了换热过程中的不可逆损失，提高了机组的能量效率，同时，回收了压缩二氧化碳过程中的压缩热减小了热量的浪费。本专利技术系统将超临界二氧化碳储能系统与汽轮机蒸汽循环发电系统耦合，在保证汽轮机组以额定负荷安全高效运行的前提下，实现燃煤电厂的全梯度调峰。而且超临界二氧化碳的密度接近液体，粘度接近气体，具有较好的流动性和传输特性，利用超临界二氧化碳代替空气作为储能介质，极大地提高了储能密度，显著缩小存储系统的规模，降低成本。进一步地，利用汽轮机气缸内高压高温抽汽加热超临界二氧化碳储能系统释能阶段的高压低温二氧化碳，提高了二氧化碳的做功能力，增加了机组的发电量。
[0023]本专利技术还公开了一种基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统的运行方法，该方法在用电低谷期间，利用二氧化碳压缩机压缩超临界二氧化碳以消耗汽轮机的做功，维持锅炉内稳定燃烧；在用电高峰期，通过超临界高压二氧化碳驱动透平做功带动发电机发电从而满足用电需求。
附图说明
[0024]图1为本专利技术一种基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统的系统结构图。
[0025]图1中：1
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锅炉；2
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汽轮机；3
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凝汽器；4
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凝结水泵；5
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第一换热器；6
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给水泵；7
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回热器；8
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第一电动截止阀；9
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二氧化碳压缩机；10
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第二电动截止阀；11
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超临界二氧化碳高
压储罐；12
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电动节流阀；13
‑
第二换热器；14
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透平；15
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冷却器；16
‑
第三电动截止阀；17
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超临界二氧化碳低压储罐；18
‑
第四电动截止阀；19
‑
第一发电机；20
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第二发电机；21
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电动机；22
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第一抽汽管道；23
‑
第二抽汽管道。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0027]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制；术语“第一”、“第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统，其特征在于，包括锅炉(1)和二氧化碳压缩机(9)，锅炉(1)的蒸汽输出端和汽轮机(2)的蒸汽输入端连接，汽轮机(2)的排汽端连接至凝汽器(3)，凝汽器(3)的凝结水输出端连接至第一换热器(5)的冷侧入口，第一换热器(5)的冷侧出口连接至回热器(7)的水侧入口，回热器(7)的水侧出口和锅炉(1)连接；二氧化碳压缩机(9)的出口与第一换热器(5)的热侧入口连接，第一换热器(5)的热侧出口连接至超临界二氧化碳高压储罐(11)，超临界二氧化碳高压储罐(11)的出口连接至第二换热器(13)的冷侧入口，第二换热器(13)的冷侧出口连接至透平(14)，透平(14)的出口连接至超临界二氧化碳低压储罐(17)，超临界二氧化碳低压储罐(17)的出口和二氧化碳压缩机(9)的进口连接；所述汽轮机(2)输出的抽汽分为第一抽汽管道(22)和第二抽汽管道(23)，第一抽汽管道(22)和回热器(7)的热侧入口连接，第二抽汽管道(23)和第二换热器(13)的热侧进口连接，第二换热器(13)的热侧出口和回热器(7)的汽侧连通；所述汽轮机(2)的动力输出端连接有第一发电机(19)，透平(14)的动力输出端连接有第二发电机(20)。2.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统，其特征在于，所述凝汽器(3)和第一换热器(5)的冷侧入口的连接管路上设置有凝结水泵(4)。3.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统，其特征在于，所诉第一换热器(5)的冷侧出口和回热器(7)的水侧入口之间设置有给水泵(6)。4.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统，其特征在于，所述透平(14)和超临界二氧化碳低压储罐(17)的连接管路上设置有冷却器(15)。5.根据权利要求4所述的一种基于超临界二氧化碳储能的燃煤电厂调峰系统，其特征在于，所述冷却器(15)和超临界二氧化碳低压储罐(17)的连接管路上设置有第三电动截止阀(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨珍帅，万超，荆涛，韩立，邹洋，李高潮，贾明晓，王明勇，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：