【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于物理储能，涉及一种与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统及方法。
技术介绍
1、储能在新型电力系统构建中扮演着重要角色。同时，它也促进了国内能源产业的创新，并在国际竞争中占据战略优势。压缩二氧化碳储能系统是目前发展较为成熟的储能技术之一。利用火电厂大量的余热作为外部热源，可以为二氧化碳储能系统提供充足的能量，并且火电厂自带电力并网系统，无需单独建设储能电站。此外，储能系统的引入极大提高了火电机组的调峰灵活性。因此，借助火电厂建立二氧化碳储能系统是实现资源优势互补的最佳选择。
2、尽管压缩二氧化碳储能系统的储能密度相比压缩空气储能系统有显著提高，但仍无法满足大规模储能建设的需求。虽然液化形式的储存可以极大提高储能密度，但液化设备的能耗水平较高。因此，在提升系统的储能密度和稳定性方面，选择适当的低压存储方式至关重要。一种可行的方法是通过自发的物理吸附来提升二氧化碳的储存密度，这种方式无需外界能量介入即可实现二氧化碳的高密度储存，目前还没有报道将带有物理吸附二氧化碳低压储罐与燃煤发电机组相结合的案例。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统及方法，该系统及方法能够实现物理吸附二氧化碳低压储罐与燃煤发电机组的有效结合。
2、为达到上述目的，本专利技术公开了一种与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，包括火电机组、二氧化碳压缩机、超临界二氧化碳高压储罐、第一换热器、第二换热器、
3、二氧化碳压缩机的出口依次经第三换热器的二次侧、超临界二氧化碳高压储罐、第一换热器的一次侧及第二换热器的二次侧与储能发电汽轮机的入口相连通，所述储能发电汽轮机的出口经第一换热器的二次侧、低压吸附二氧化碳储罐及二氧化碳冷却器的壳侧与二氧化碳压缩机的入口相连通；
4、第二换热器的一次侧与火电机组中锅炉的再热侧出口相连通；所述低压吸附二氧化碳储罐换热区域的冷介质入口、二氧化碳冷却器的管侧入口、第三换热器的一次侧入口与火电机组中凝汽器的出口相连通，火电机组中低压缸的抽汽口与低压吸附二氧化碳储罐换热区域的热介质入口相连通。
5、第二换热器的一次侧出口、低压吸附二氧化碳储罐换热区域的冷介质出口、二氧化碳冷却器的管侧出口及第三换热器的一次侧出口与火电机组中除氧器的入口相连通，所述低压吸附二氧化碳储罐换热区域的热介质出口与火电机组中凝汽器的入口相连通。
6、所述低压吸附二氧化碳储罐换热区域的冷介质入口处设置有第一电动截止阀。
7、所述低压吸附二氧化碳储罐换热区域的热介质入口处设置有第二电动截止阀。
8、所述火电机组包括锅炉、高压缸、背压式汽轮机、中压缸、低压缸、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、给水泵及高压加热器；
9、锅炉的主蒸汽出口与高压缸的入口及背压式汽轮机的入口相连通，高压缸的出口与锅炉的再热侧入口相连通，锅炉的再热侧出口与中压缸的入口及第二换热器的一次侧入口相连通，中压缸的出口与低压缸的入口相连通，低压缸的出口经凝汽器及凝结水泵与低压加热器的入口、第三换热器的一次侧入口、二氧化碳冷却器的管侧入口及低压吸附二氧化碳储罐换热区域的冷介质入口相连通，低压加热器的出口与除氧器的入口相连通，除氧器的出口经给水泵及高压加热器与锅炉的入口相连通，中压缸的抽汽口与除氧器的蒸汽入口相连通。
10、还包括工业供汽管道，所述背压式汽轮机的蒸汽出口与工业供汽管道相连通，所述背压式汽轮机的输出轴与二氧化碳压缩机的驱动轴相连接。
11、还包括第一发电机，所述高压缸、中压缸、低压缸及第一发电机之间同轴布置。
12、还包括第二发电机，所述储能发电汽轮机的输出轴与第二发电机的驱动轴相连接。
13、本专利技术公开了一种与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能方法，包括释能发电模式及储能模式运行。
14、在释能发电模式下，发电机组正常运行，超临界二氧化碳高压储罐输出的超临界二氧化碳在第一换热器中被储能发电汽轮机的排汽加热，加热后的超临界二氧化碳进入第二换热器中被锅炉输出的部分再热蒸汽加热，然后进入储能发电汽轮机中做功，做功后的二氧化碳进入第一换热器冷却，再储存于低压吸附二氧化碳储罐中，通过将凝结水引入低压吸附二氧化碳储罐中带走二氧化碳低压吸附储存过程产生的热量；
15、在储能模式下，发电机组正常运行，将低压缸的抽汽引入低压吸附二氧化碳储罐中，低压吸附二氧化碳储罐释放出的二氧化碳经二氧化碳冷却器冷却后进入二氧化碳压缩机，通过二氧化碳压缩机将二氧化碳压缩至超临界，以形成超临界二氧化碳，所述超临界二氧化碳经第三换热器被凝结水冷却后存储于超临界二氧化碳高压储罐中。
16、本专利技术具有以下有益效果：
17、本专利技术所述的与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统及方法在具体操作时，第二换热器的一次侧与火电机组中锅炉的再热侧出口相连通；所述低压吸附二氧化碳储罐换热区域的冷介质入口、二氧化碳冷却器的管侧入口、第三换热器的一次侧入口与火电机组中凝汽器的出口相连通，以利用火电机组中冷凝水的冷量，火电机组中低压缸的抽汽口与低压吸附二氧化碳储罐换热区域的热介质入口相连通，以利用火电机组中抽汽的热量，实现能量的梯级利用，同时利用低压吸附二氧化碳储罐实现二氧化碳的低压吸附及释放，以实现物理吸附二氧化碳低压储罐与燃煤发电机组的有效结合，需要说明的是，本专利技术通过物理吸附低压存储取代常规二氧化碳低压储罐，减小占地面积，储能密度可观；比液化压缩二氧化碳储能系统稳定性高，能耗低，降低成本；利用凝结水和抽汽分别作为低压吸附二氧化碳储罐在释能和储能阶段的冷源和热源，实现能量的综合利用，提高储能系统的整体运行效率。
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1.一种与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，其特征在于，包括火电机组、二氧化碳压缩机(20)、超临界二氧化碳高压储罐(12)、第一换热器(13)、第二换热器(14)、第三换热器(23)、储能发电汽轮机(15)、低压吸附二氧化碳储罐(17)及二氧化碳冷却器(22)；
2.根据权利要求1所述的与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，其特征在于，第二换热器(14)的一次侧出口、低压吸附二氧化碳储罐(17)换热区域的冷介质出口、二氧化碳冷却器(22)的管侧出口及第三换热器(23)的一次侧出口与火电机组中除氧器(9)的入口相连通，所述低压吸附二氧化碳储罐(17)换热区域的热介质出口与火电机组中凝汽器(6)的入口相连通。
3.根据权利要求1所述的与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，其特征在于，所述低压吸附二氧化碳储罐(17)换热区域的冷介质入口处设置有第一电动截止阀(18)。
4.根据权利要求3所述的与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，其特征在于，所述低压吸附二氧化碳储罐(17)换热区域的热介质入口处设置有第二电动截止阀(19)。>
5.根据权利要求1所述的与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，其特征在于，所述火电机组包括锅炉(1)、高压缸(2)、背压式汽轮机(21)、中压缸(3)、低压缸(4)、凝汽器(6)、凝结水泵(7)、低压加热器(8)、给水泵(10)及高压加热器(11)；
6.根据权利要求5所述的与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，其特征在于，还包括工业供汽管道，所述背压式汽轮机(21)的蒸汽出口与工业供汽管道相连通，所述背压式汽轮机(21)的输出轴与二氧化碳压缩机(20)的驱动轴相连接。
7.根据权利要求5所述的与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，其特征在于，还包括第一发电机(5)，所述高压缸(2)、中压缸(3)、低压缸(4)及第一发电机(5)之间同轴布置。
8.根据权利要求7所述的与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，其特征在于，还包括第二发电机(16)，所述储能发电汽轮机(15)的输出轴与第二发电机(16)的驱动轴相连接。
9.一种与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能方法，其特征在于，基于权利要求1所述的与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，包括释能发电模式及储能模式运行。
10.根据权利要求9所述的与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能方法，其特征在于，在释能发电模式下，发电机组正常运行，超临界二氧化碳高压储罐(12)输出的超临界二氧化碳在第一换热器(13)中被储能发电汽轮机(15)的排汽加热，加热后的超临界二氧化碳进入第二换热器(14)中被锅炉(1)输出的部分再热蒸汽加热，然后进入储能发电汽轮机(15)中做功，做功后的二氧化碳进入第一换热器(13)冷却，再储存于低压吸附二氧化碳储罐(17)中，通过将凝结水引入低压吸附二氧化碳储罐(17)中带走二氧化碳低压吸附储存过程产生的热量；
...【技术特征摘要】
1.一种与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，其特征在于，包括火电机组、二氧化碳压缩机(20)、超临界二氧化碳高压储罐(12)、第一换热器(13)、第二换热器(14)、第三换热器(23)、储能发电汽轮机(15)、低压吸附二氧化碳储罐(17)及二氧化碳冷却器(22)；
2.根据权利要求1所述的与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，其特征在于，第二换热器(14)的一次侧出口、低压吸附二氧化碳储罐(17)换热区域的冷介质出口、二氧化碳冷却器(22)的管侧出口及第三换热器(23)的一次侧出口与火电机组中除氧器(9)的入口相连通，所述低压吸附二氧化碳储罐(17)换热区域的热介质出口与火电机组中凝汽器(6)的入口相连通。
3.根据权利要求1所述的与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，其特征在于，所述低压吸附二氧化碳储罐(17)换热区域的冷介质入口处设置有第一电动截止阀(18)。
4.根据权利要求3所述的与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，其特征在于，所述低压吸附二氧化碳储罐(17)换热区域的热介质入口处设置有第二电动截止阀(19)。
5.根据权利要求1所述的与火电机组耦合的二氧化碳物理吸附储能系统，其特征在于，所述火电机组包括锅炉(1)、高压缸(2)、背压式汽轮机(21)、中压缸(3)、低压缸(4)、凝汽器(6)、凝结水泵(7)、低压加热器(8)、给水泵(10)及高压加热器(11)；
6.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：章亚龙，侯博，马汀山，贺雄，屈杰，马新民，曾立飞，吕华兵，王小民，李春桂，张红兵，邓崇佳，江毅，
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：
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