一种补热式压缩空气储能与超临界二氧化碳释能耦合系统技术方案

本发明专利技术涉及一种补热式压缩空气储能和超临界二氧化碳释能耦合系统，所述耦合系统包括补热式压缩空气储能子循环系统和超临界二氧化碳释能子循环系统。所述补热式压缩空气储能子循环系统包括回热装置、压缩装置、补热装置、换热装置、透平和储热组件；所述超临界二氧化碳释能子循环系统包括CO2透平、CO2回热组件、CO2冷却装置、CO2主压缩装置、CO2旁路压缩装置、CO2换热装置和储热组件。所述补热式压缩空气储能为开式循环布置，高压空气直接在透平中做功后排入环境，无需储罐进行保存，能量以热能形式存储；采用光热补热装置，提高了储能效率；所述超临界二氧化碳释能子循环系统具有体积小、重量轻、热损小和转换效率高的优点。热损小和转换效率高的优点。热损小和转换效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种补热式压缩空气储能与超临界二氧化碳释能耦合系统


[0001]本专利技术属于新能源发电
，尤其涉及一种补热式压缩空气储能与超临界二氧化碳释能耦合系统。

技术介绍

[0002]在传统能源日益匮乏以及环境日趋恶化的双重压力下，新能源的发展受到了重视，其发电规模日趋增大。而目前风电、太阳能等新能源发电受制于自然条件，具有波动性与间歇性、调节控制困难，大规模并网会影响电网的安全稳定运行。储能技术可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，不仅可以有效地利用电力设备，降低供电成本，还可以促进可再生能源的应用，也可作为提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。
[0003]当前应用于电力系统中的储能技术主要有抽水蓄能储能、压缩空气储能、电池储能和飞轮储能等。压缩空气储能系统是一种能够实现大容量和长时间电能储存的储能技术，具有可靠、经济和环保等优势，在电力系统中主要用于平衡负荷、可再生能源存储、系统备用等，在储能领域具有很大发展前景。
[0004]CN104675464B公开了一种压缩空气储能系统，所述储能系统包括空气压缩子系统、N
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1组的压缩气路选择子系统、三通阀门和进气阀门，利用电能将空气压缩，完成电能到空气压力能的转换，所述储能系统利用压缩机的分级运行，减小压缩机变工况运行的范围，提升了压缩机的运行效率；同时利用膨胀机的分级运行，使储气室内空气的压力能够实现梯级利用，减小压力能的损失。但是空气即使经过压缩，密度仍然较小，需要配备大型的储气装置。
[0005]二氧化碳是一种无毒、密度大、压缩性小、稳定性好、资源丰富的流体，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，在发电领域具有良好的应用前景；超临界二氧化碳光热发电系统主要有三种模式：(1)基于空气(或二氧化碳)的气体吸热技术与超临界二氧化碳动力循环系统结合；(2)基于粒子的固体吸热技术与超临界二氧化碳动力循环系统结合；(3)基于熔盐的吸热技术与超临界二氧化碳动力循环系统结合。超临界二氧化碳发电系统具有环境友好、热效率高、经济性好等特点，是未来清洁高效发电技术和能源综合利用技术的热点研究方向。
[0006]因此，需开发一种新型的储能系统，能够提高储能效率、降低成本和减少占地面积。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种补热式压缩空气储能和超临界二氧化碳释能耦合系统，其能够提供稳定供电电源，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，转换效率更高，所述耦合系统仅需较低的热量即可启动发电机、同时减少水资源的使用，降低成本。
[0008]为达到上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种补热式压缩空气储能与超临界二氧化碳释能耦合系统，所述耦合系统包括补热式压缩空气储能子循环系统和超临界二氧化碳释能子循环系统；
[0010]所述补热式压缩空气储能子循环系统包括回热装置、压缩装置、补热装置、换热装置、透平和储热组件；
[0011]所述超临界二氧化碳释能子循环系统包括CO2透平、CO2回热组件、CO2冷却装置、CO2主压缩装置、CO2旁路压缩装置、CO2换热装置和储热组件。
[0012]本专利技术中，所述补热式压缩空气储能为开式循环布置，高压空气直接在透平中做功后排入环境，无需储罐进行保存，提高循环的经济性，能量以热能形式存储。所述超临界二氧化碳释能子循环系统，与常规蒸汽循环相比，具有体积小、重量轻、热损小和转换效率高等优势。所述耦合系统可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，降低供电成本；仅需较低的热量即可启动发电机、应对负荷变化调整迅速、支持快速启停。
[0013]作为本专利技术优选的技术方案，所述补热式压缩空气储能子循环系统的循环工质包括空气。
[0014]本专利技术中，所述补热式压缩空气储能子循环系统采取开式布置，空气的入口压力和出口压力均为大气压。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，所述超临界二氧化碳释能子循环系统的循环工质包括CO2。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，所述储热组件包括第一存储罐和第二存储罐。
[0017]优选地，所述第一存储罐的储热介质包括熔盐。
[0018]优选地，所述第二存储罐的储热介质包括熔盐。
[0019]作为本专利技术优选的技术方案，所述透平与压缩装置同轴连接。
[0020]优选地，所述压缩装置的出口与所述补热装置的进口连接。
[0021]优选地，所述补热装置的出口与所述换热装置的第一进口连接。
[0022]优选地，所述换热装置的第一出口与所述回热装置的第二进口连接。
[0023]优选地，所述回热装置的第一出口与所述透平的进口连接。
[0024]优选地，所述回热装置的第二出口与所述压缩装置的进口连接。
[0025]优选地，所述回热装置设置有气体入口。
[0026]优选地，所述第一存储罐的出口与所述换热装置的第二进口连接。
[0027]优选地，所述换热装置的第二出口与所述第二存储罐的进口连接。
[0028]优选地，所述第二存储罐的出口与所述CO2换热装置的第二进口连接。
[0029]优选地，所述CO2换热装置的第二出口与所述第一存储罐的进口连接。
[0030]本专利技术中，所述透平与压缩装置同轴连接，以平衡轴向推力并可提升装置结构紧凑度。用电低谷期间，多余能量通过电动机带动轴的转动。
[0031]作为本专利技术优选的技术方案，所述CO2回热组件包括第一CO2回热装置和第二CO2回热装置。
[0032]作为本专利技术优选的技术方案，所述CO2换热装置的第一出口与所述CO2透平的进口连接。
[0033]优选地，所述CO2透平的出口与所述第一CO2回热装置的第一进口连接。
[0034]优选地，所述第一CO2回热装置的第一出口与所述第二CO2回热装置的第一进口连
接。
[0035]优选地，所述第二CO2回热装置的第一出口与所述CO2冷却装置的进口连接。
[0036]优选地，所述CO2冷却装置的出口与所述CO2主压缩装置的入口连接。
[0037]优选地，所述CO2主压缩装置的出口与所述第二CO2回热装置的第二进口连接。
[0038]优选地，所述第二CO2回热装置的第一出口与所述第一CO2回热装置的第二进口连接。
[0039]优选地，所述第一CO2回热装置的第二出口与所述CO2换热装置的第二进口连接。
[0040]作为本专利技术优选的技术方案，所述第二CO2回热装置的第二出口与所述CO2旁路压缩装置的进口连接。
[0041]优选地，所述CO2旁路压缩装置的出口与所述第一CO2回热装置的第二进口连接。
[0042]作为本专利技术优选的技术方案，所述补热式压缩空气储能子循环系统还包括电动机。
[0043]优选地，所述电动机的输出轴与压缩装置连接。
[0044本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种补热式压缩空气储能和超临界二氧化碳释能耦合系统，其特征在于，所述耦合系统包括补热式压缩空气储能子循环系统和超临界二氧化碳释能子循环系统；所述补热式压缩空气储能子循环系统包括回热装置、压缩装置、补热装置、换热装置、透平和储热组件；所述超临界二氧化碳释能子循环系统包括CO2透平、CO2回热组件、CO2冷却装置、CO2主压缩装置、CO2旁路压缩装置、CO2换热装置和储热组件。2.根据权利要求1所述的耦合系统，其特征在于，所述补热式压缩空气储能子循环系统的循环工质包括空气。3.根据权利要求1或2所述的耦合系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳释能子循环系统的循环工质包括CO2。4.根据权利要求1
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3任一项所述的耦合系统，其特征在于，所述储热组件包括第一存储罐和第二存储罐；优选地，所述第一存储罐的储热介质包括熔盐；优选地，所述第二存储罐的储热介质包括熔盐。5.根据权利要求1
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4任一项所述的耦合系统，其特征在于，所述透平与压缩装置同轴连接；优选地，所述压缩装置的出口与所述补热装置的进口连接；优选地，所述补热装置的出口与所述换热装置的第一进口连接；优选地，所述换热装置的第一出口与所述回热装置的第二进口连接；优选地，所述回热装置的第一出口与所述透平的进口连接；优选地，所述回热装置的第二出口与所述压缩装置的进口连接；优选地，所述回热装置设置有气体入口；优选地，所述第一存储罐的出口与所述换热装置的第二进口连接；优选地，所述换热装置的第二出口与所述第二存储罐的进口连接；优选地，所述第二存储罐的出口与所述CO2换热装置的第二进口连接；优选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐望人，赵峰，史进渊，张成义，张天博，李振亚，王宇轩，祝自芳，
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：