一种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。所述压缩空气储能子循环系统包括回热装置、压缩装置、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。所述耦合系统能够有效实现需求侧管理、消除昼夜间峰谷差、平滑负荷，不仅可以更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。的应用。的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种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]储能作为支撑新型电力系统的重要技术和基础装备，其规模化发展已成为 必然趋势。储能技术被视为电网运行过程中“采
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发
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输
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配
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用
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储”六大环节中的 重要组成部分。储能系统可以实现大容量的热量或能量储存，在需要能量的时 候再平稳的释放出来转化为电能或其他利用，储能技术的应用在很大程度上解 决了新能源发电的间歇性与波动性等弊端，有力地推动了新能源的发展。
[0003]目前成熟的大规模储能技术主要有抽水蓄能储能、压缩空气储能、电磁储 能和化学储能等，其中抽水储能技术较成熟，但受限于地质条件，需要充足的 水源，CN102758748B公开了一种高压液态空气储能/释能系统，所述系统包括 储能子系统和释能子系统，储能子系统包括驱动单元，释能子系统包括自增压 单元和做功单元，所述系统在发电阶段不耗功耗电、可回收中低温废热，适用 于各种电站，但其需要大型的储气装置，占地面积大。另外，从规模等级、技 术水平和经济成本等方面考虑，、电磁储能和化学储能均存在一定的局限性。
[0004]开发新型清洁能源是实现可持续发展、解决能源短缺的关键途径。其中， 超临界二氧化碳发电系统是新能源发电的热点研究方向之一。超临界二氧化碳 发电系统主要模式为基于熔盐的吸热技术与超临界二氧化碳动力循环系统相结 合，超临界二氧化碳在一定的运行参数范围内密度较大且无相变、换热性能良 好，提高换热效率，利用压缩超临界二氧化碳进行储能，可显著缩小存储系统 的规模、降低成本。
[0005]因此，需开发一种新型的储能系统，使其更加经济环保，且能够提高储能 效率和减少占地面积。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种压缩空气储能与超临界二氧 化碳释能耦合系统，其能够实现需求侧管理，具有削峰填谷的能力，更有效地 利用电力设备，降低供电成本；同时为可再生能源的应用提供新思路。
[0007]为达到上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种压缩空气储能与超临界二氧化碳释能耦合系统，所述耦 合系统包括压缩空气储能子循环系统；
[0009]所述压缩空气储能子循环系统包括回热装置、压缩装置、换热装置、透平 和储热组件；
[0010]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。
[0011]本专利技术中，所述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。所述耦合系统可以提高新能源消纳能力以 及新能源介入电网调峰和填谷能力，降低供电成本，且该耦合系统具有较好的 环境效益。
[0012]作为本专利技术优选的技术方案，所述压缩空气储能子循环系统的循环工质包 括空气。
[0013]本专利技术中，所述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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]优选地，所述第一存储罐的储热介质包括熔盐。
[0017]优选地，所述第二存储罐的储热介质包括熔盐。
[0018]作为本专利技术优选的技术方案，所述第一存储罐的出口与所述换热装置的第 二进口连接。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]优选地，所述压缩装置的出口与所述换热装置的第一进口连接。
[0024]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。
[0025]优选地，所述回热装置的第一出口与所述透平的进口连接。
[0026]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。
[0027]优选地，所述回热装置设置有气体入口。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]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。
[0032]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。
[0033]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。
[0034]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。
[0035]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。
[0036]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。
[0037]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。
[0038]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。
[0039]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。
[0040]作为本专利技术优选的技术方案，所述压缩空气储能子循环系统还包括电动机。
[0041]优选地，所述电动机的输出轴与压缩装置连接。
[0042]本专利技术中，所述电动机用于驱动压缩装置。
[0043]本专利技术中，本专利技术还提供了一种利用如前所述的压缩空气储能和超临界二 氧化碳释能耦合系统的应用，所述应用包括储能方法和释能方法。
[0044]所述储能方法包括：所述空气进入回热装置加热后，经过压缩装置压缩耗 工，经过换热装置存储热量，然后进入回热装置加热后，通过透平膨胀做功后 排出。
[0045]所述释能方法包括：经过储热组件对CO2进行加热，所述CO2通过CO2换 热装置后进入CO2透平膨胀做功，依次通过第一CO2回热装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种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；所述压缩空气储能子循环系统包括回热装置、压缩装置、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，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。6.根据权利要求1
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5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...

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