一种基于压缩二氧化碳储能的可再生能源综合利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于压缩二氧化碳储能的可再生能源综合利用系统，以液态二氧化碳提供冷源，太阳能集热组件提供热源，可以有效解决可再生能源波动性、随机性等弊端，进而改善供热供电质量，提高供热供电的稳定性。本发明专利技术可以根据实际生活中不同换热段的热量需要以及电能需要调节阀门开度，调整供给能量份额，实现供热供电分配。同时，本发明专利技术采用的太阳能电池板与蓄热器组合结构可以有效解决光照强度因自然因素改变而带来的间歇性影响。该系统设备简单、结构紧凑，且无污染、零排放，有效地利用了系统的冷源和热源，实现了能量的梯级利用，具有较高的经济效益。具有较高的经济效益。具有较高的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压缩二氧化碳储能的可再生能源综合利用系统


[0001]本专利技术属于能源利用
，特别涉及一种基于压缩二氧化碳储能的可再生能源综合利用系统。

技术介绍

[0002]二氧化碳的大量排放是造成全球气候变暖的重要原因之一。其中，碳捕获与碳储存是最重要的手段之一，由于它可以大规模地减少二氧化碳的排放，因而成为目前应对全球变暖的一种新兴的减排手段。同时，太阳能、风能、水能等可再生能源备受世界各国关注，与煤炭、石油、天然气等传统能源相比，清洁能源的普及成为了全球人民的期望所在。
[0003]储能技术是解决可再生能源大规模并网、提高常规电力系统和区域能源系统效率的关键技术之一。在物理储能技术中，压缩空气储能被认为是目前最有前景的一种大规模储能技术，可以在电力生产输送、电网运行方面起到削峰填谷、平衡电力负荷等重要作用。然而，压缩空气储能存在的最大问题就是能量密度较低，进而使得系统整体效率较低，单位成本较高，难以满足工程应用上高效经济性的要求。与空气相比，二氧化碳的气流密度高，导热性能好，且临界点温度接近于常温，其作为压缩气体储能的工质具有更高的储能密度。
[0004]现阶段压缩空气储能技术与可再生能源耦合的系统较多，以二氧化碳为工质的储能技术与可再生能源系统耦合的系统较少。同时，大多数系统选择了传统能源作为能量供应，虽然便于开采运输，但也使系统整体污染较大，碳排放量高，对环境危害严重。人们将目光转向了新型的、可再生的、清洁的能源系统，然而成本高、波动性、间断性、随机性等问题成为了各类新能源难以大规模开发利用的主导因素。因此，更需要一种成本低、污染小、稳定性以及持续性更强的新型能源利用系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种基于压缩二氧化碳储能的可再生能源综合利用系统。
[0006]本专利技术采用如下技术方案来实现的：
[0007]一种基于压缩二氧化碳储能的可再生能源综合利用系统，包括冷凝器、液态二氧化碳储罐、第一换热器、第二换热器、第一透平、太阳能集热板、蓄热器、再热器、第三换热器、气态二氧化碳储罐、压气机、稳压罐、回热器、第二透平、第三透平、第四透平和第四换热器；
[0008]冷凝器进口与第四换热器第一出口相连通，冷凝器出口与液态二氧化碳储罐进口相连通，液态二氧化碳储罐出口与第一换热器第一进口相连通；
[0009]第一换热器第二出口与第二换热器第一进口相连通，第二换热器第一出口与第一透平进口相连通，第一透平出口与第一换热器第二进口相连通；
[0010]太阳能集热板与蓄热器进出口、第二换热器第二进出口、再热器第一进口、第三换热器第一出口相连通，再热器第一出口与第三换热器第一进口相连通；
[0011]气态二氧化碳储罐进口与第一换热器第一出口相连通，气态二氧化碳储罐出口与压气机进口相连通，压气机出口与稳压罐进口相连通，稳压管出口与回热器第一进口相连通，回热器第一出口与第三换热器第二进口相连通，第三换热器第二出口与第二透平进口相连通，第二透平出口与再热器第二进口相连通，再热器第二出口与第三透平进口相连通，第三透平出口与第四透平进口相连通，第四透平抽气口与回热器第二进口相连通，回热器第二出口流出的二氧化碳与第四透平出口排出的乏气在管道中汇集一起流入第四换热器。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，冷凝器与液态二氧化碳储罐之间设置有第一控制阀，液态二氧化碳储罐与第一换热器第一进口之间设置有第二控制阀。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，太阳能集热板与第二换热器第二出口之间设置有第三控制阀，太阳能集热板与第二换热器第二进口之间设置有第四控制阀。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，所述蓄热器与第三换热器第一出口之间设置有第五控制阀，气态二氧化碳储罐与压气机之间设置有第六控制阀，稳压罐与回热器第一进口之间设置有第七控制阀。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，回热器第二出口与第四透平出口之间设置有节流阀。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，第二控制阀与第一换热器第一进口之间设置有第一泵，第一换热器第二出口与第二换热器第一进口之间设置有第二泵。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，有机朗肯循环工质选择R245fa、R11或R12工质。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，第一透平外接有第一发电机，有机工质能够在第一透平中膨胀做功，并驱动第一发电机发电。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，压气机与第二透平、第三透平和第四透平同轴布置。
[0020]本专利技术进一步的改进在于，二氧化碳气体能够在第二透平、第三透平和第四透平中膨胀所做的功，一部分用来带动压气机，剩余部分用来驱动第二发电机产生电能。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术成果：
[0022](1)本专利技术系统将二氧化碳储能与可再生能源进行耦合，形成一体化的可再生能源综合利用系统。第一透平、第二透平、第三透平以及第四透平带动第一发电机和第二发电机发电，高温的乏汽通过第二换热器为热用户供热，实现了热电联供。以液态二氧化碳提供冷源，太阳能集热组件提供热源，在提高可再生能源的利用率的同时，可以解决可再生能源间歇性、波动性、随机性的弊端，从而改善供热供电质量，提高供热供电的稳定性。同时，摒弃了常规能源，采用可再生能源，能够大大降低对环境的污染程度，可以直接开发利用，无需开采运输。
[0023](2)本专利技术采用液态二氧化碳作为储能工质，液态二氧化碳为有机朗肯循环中的有机工质提供冷量，吸热蒸发后得到气态二氧化碳，经过压气机加压以及太阳能加热后进入透平中做功驱动第二发电机发电，可以将所储存的能量进行稳定、可控的释放。与空气相比，二氧化碳的气流密度高，导热性能好，且临界点温度接近于常温。本专利技术实施的压缩二氧化碳储能相较于压缩空气储能具有更高的储能密度，且更易压缩，节省能源。
[0024](3)本专利技术在高压二氧化碳加热段、再热段、有机工质加热段均增设了调控阀门。根据实际情况中不同换热段的热量需要、热用户热量需要以及电能需要，可以通过调节阀门的开度来调整供给能量份额，实现供热供电分配，使各个模块的热电分配具有可控性。
[0025](4)本专利技术太阳能集热组件采用太阳能电池板与蓄热器的结合方式。在光照强度
较高时，太阳能集热板接受光照，吸收太阳的辐射热量，为工质供热的同时将热能储存在蓄热器中；在光照强度较低时，太阳能集热板停止工作，蓄热器储存的热能释放出来，作为热源为工质供热。由此，避免了因气候原因以及昼夜变化所导致的太阳能光照强度变化带来的波动性、不稳定性的弊端，不受限于自然因素的影响，增加了系统热量供应的弹性，使热量供应具有持续性。
[0026](5)本专利技术以液态二氧化碳作为冷源，太阳能作为热源，分别对有机朗肯循环中的有机工质进行冷凝与加热，促进有机朗肯循环驱动第一透平做功，进而带动第一发电机发电，设备简单，结构紧凑，占用空间较小。改善了系统整体性能，同时有效地利用了系统的冷源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压缩二氧化碳储能的可再生能源综合利用系统，其特征在于，包括冷凝器、液态二氧化碳储罐、第一换热器、第二换热器、第一透平、太阳能集热板、蓄热器、再热器、第三换热器、气态二氧化碳储罐、压气机、稳压罐、回热器、第二透平、第三透平、第四透平和第四换热器；冷凝器进口与第四换热器第一出口相连通，冷凝器出口与液态二氧化碳储罐进口相连通，液态二氧化碳储罐出口与第一换热器第一进口相连通；第一换热器第二出口与第二换热器第一进口相连通，第二换热器第一出口与第一透平进口相连通，第一透平出口与第一换热器第二进口相连通；太阳能集热板与蓄热器进出口、第二换热器第二进出口、再热器第一进口、第三换热器第一出口相连通，再热器第一出口与第三换热器第一进口相连通；气态二氧化碳储罐进口与第一换热器第一出口相连通，气态二氧化碳储罐出口与压气机进口相连通，压气机出口与稳压罐进口相连通，稳压管出口与回热器第一进口相连通，回热器第一出口与第三换热器第二进口相连通，第三换热器第二出口与第二透平进口相连通，第二透平出口与再热器第二进口相连通，再热器第二出口与第三透平进口相连通，第三透平出口与第四透平进口相连通，第四透平抽气口与回热器第二进口相连通，回热器第二出口流出的二氧化碳与第四透平出口排出的乏气在管道中汇集一起流入第四换热器。2.根据权利要求1所述的一种基于压缩二氧化碳储能的可再生能源综合利用系统，其特征在于，冷凝器与液态二氧化碳储罐之间设置有第一控制阀，液态二氧化碳储罐与第一换热器第一进口之间设置有第二控制阀。3.根据权利要求1所述的一种基于压缩二氧化碳储能的可再生能源综...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢永慧，赵名星，孙磊，张荻，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：