一种光热增强的超临界二氧化碳储能系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种光热增强的超临界二氧化碳储能系统及方法，包括：压缩模块、膨胀模块、热循环模块和增强加热模块；所述压缩模块用于对超临界二氧化碳进行压缩，释放热能，获取低温压缩高压超临界二氧化碳；所述膨胀模块用于吸收所述热能，基于所述低温压缩高压超临界二氧化碳进行膨胀做功；所述热循环模块用于所述压缩模块和所述膨胀模块中的热能转换；所述增强加热模块用于对所述膨胀模块补充热能。本发明专利技术能够克服现有技术中压缩超临界二氧化碳储能系统中储气装置滑压运行的缺陷，利用光伏热量，增强进入透平膨胀的二氧化碳温度和压力，从而提高系统效率。从而提高系统效率。从而提高系统效率。

【技术实现步骤摘要】
一种光热增强的超临界二氧化碳储能系统及方法


[0001]本专利技术属于超临界二氧化碳储能
，尤其涉及一种光热增强的超临界二氧化碳储能系统及方法。

技术介绍

[0002]储能的本质是为了解决供电生产的连续性和用电需求的间断性之间的矛盾，实现电力在发电侧、电网侧以及用户侧的稳定运行。储能通过对于电能在时间维度上的调度进行削峰填谷/峰谷套利，可平滑需求为终端用户节省用电成本。
[0003]可再生能源受昼夜转换、天气变化等影响具有明显的不连续、波动性大等特征，无法得到稳定的能量输出，高比例的可再生能源并网发电将严重影响电网的安全稳定运行。储能技术可有效解决上述问题，平抑可再生能源间歇性输出引起的功率波动，解决能源供应与需求在时间、空间上的不匹配性，目前常用的储能技术有抽水储能、电池储能和压缩空气储能、压缩二氧化碳储能等。与抽水储能、电池储能相比，压缩二氧化碳储能具有不受地理条件限制、寿命长、可靠性高、维护成本低、负荷调节范围大、可同时输出冷热电能等优点，具有巨大的应用潜力,为此，亟需提出一种光热增强与压缩二氧化碳储能耦合的热电联产系统。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种光热增强的超临界二氧化碳储能系统及方法，利用光伏热量，增强进入透平膨胀的二氧化碳温度和压力，从而提高系统效率。
[0005]一方面为实现上述目的，本专利技术提供了一种光热增强的超临界二氧化碳储能系统，包括：
[0006]所述压缩模块用于对超临界二氧化碳进行压缩，释放热能，获取低温压缩高压超临界二氧化碳；
[0007]所述膨胀模块用于吸收所述热能，基于所述低温压缩高压超临界二氧化碳进行膨胀做功；
[0008]所述热循环模块用于所述压缩模块和所述膨胀模块中的热能转换；
[0009]所述增强加热模块用于对所述膨胀模块补充热能。
[0010]可选地，所述压缩模块包括依次连接的低压储气单元、压缩单元和高压储气单元；
[0011]所述低压储气单元用于存储所述超临界二氧化碳，所述高压储气单元用于存储所述低温压缩高压超临界二氧化碳；
[0012]所述压缩单元包括：压缩装置和第一级间换热装置，所述压缩装置与所述第一级间换热装置连接；
[0013]所述压缩装置用于将所述超临界二氧化碳压缩为高温压缩超临界二氧化碳；
[0014]所述第一级间换热装置用于将所述高温压缩超临界二氧化碳转换为所述低温压缩高压超临界二氧化碳。
[0015]可选地，所述膨胀模块包括依次连接的所述高压储气单元、膨胀单元和所述低压储气单元；
[0016]所述膨胀单元包括：膨胀装置和第二级间换热装置，所述膨胀装置与所述第二级间换热装置连接；
[0017]所述第二级间换热装置用于对所述低温压缩高压超临界二氧化碳进行换热升温；
[0018]所述膨胀装置基于换热升温后的所述低温压缩高压超临界二氧化碳进行做功。
[0019]可选地，所述热循环模块包括依次连接的所述第一级间换热、蓄热单元、所述第二级间换热装置和蓄冷单元；
[0020]所述蓄冷单元包括低温热载体，所述蓄热单元包括高温热载体。
[0021]可选地，所述增强加热模块包括依次连接的所述蓄冷单元、热泵单元、光伏单元和所述蓄热单元；
[0022]所述光伏单元用于为所述蓄热单元补充热能，还用于为所述压缩模块、膨胀模块和热循环模块提供电能。
[0023]可选地，所述第一级间换热装置包括第一高温侧流道和第一低温侧流道；
[0024]所述第一高温侧流道用于流入所述高温压缩超临界二氧化碳；
[0025]所述第一低温侧流道用于流入所述低温热载体。
[0026]可选地，所述第二级间换热装置包括第二高温侧流道和第二低温侧流道；
[0027]所述第二高温侧流道用于流入所述低温压缩高压超临界二氧化碳；
[0028]所述第二低温侧流道用于流入所述高温热载体。
[0029]另一方面为实现上述目的，本专利技术还提供了一种光热增强的超临界二氧化碳储能方法，包括：
[0030]对超临界二氧化碳进行压缩，释放热能，获取低温压缩高压超临界二氧化碳；
[0031]通过所述热能对所述低温压缩高压超临界二氧化碳进行升温，通过升温后的所述低温压缩高压超临界二氧化碳进行膨胀做功；
[0032]基于光伏热量对所述低温压缩高压超临界二氧化碳的升温过程，进行补充增强。
[0033]可选地，对所述超临界二氧化碳的压缩过程与所述低温压缩高压超临界二氧化碳的升温过程，进行热量循环交换。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0035]本专利技术提供的光热增强超临界二氧化碳储能系统及方法，设有蓄热单元和蓄冷单元，而且蓄热单元有来自光伏系统增强的热量。利用热载体所携带的热量在换热装置中使进入透平膨胀的超临界二氧化碳温度升高，补充系统的压力下降。因此，在整个释能透平膨胀过程中，能保证超临界二氧化碳膨胀机入口压力恒定，提升释能系统运行性能和系统效率。
附图说明
[0036]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0037]图1为本专利技术实施例的一种光热增强的超临界二氧化碳储能系统示意图；
[0038]其中，1、一级压缩机；2、二级压缩机；3、高压储气库；4、一级透平膨胀机；5、二级透
平膨胀机；6、蓄热级间换热器；7、蓄热级间换热器；8、回热级间换热器；9、回热级间换热器；10、蓄冷罐； 11、蓄热罐；12、低压储气库；13、热泵；14、光伏系统。
具体实施方式
[0039]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0040]需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0041]实施例1
[0042]本专利技术提供了一种光热增强的超临界二氧化碳储能系统，包括：压缩模块、膨胀模块、热循环模块和增强加热模块；所述压缩模块用于对超临界二氧化碳进行压缩，释放热能，获取低温压缩高压超临界二氧化碳；所述膨胀模块用于吸收所述热能，基于所述低温压缩高压超临界二氧化碳进行膨胀做功；所述热循环模块用于所述压缩模块和所述膨胀模块中的热能转换；所述增强加热模块用于对所述膨胀模块补充热能。
[0043]进一步地，所述压缩模块包括依次连接的低压储气单元、压缩单元和高压储气单元；
[0044]所述低压储气单元用于存储所述超临界二氧化碳，所述高压储气单元用于存储所述低温压缩高压超临界二氧化碳；
[0045]所述压缩单元包括：压缩装置和第一级间换热装置，所述压缩装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光热增强的超临界二氧化碳储能系统，其特征在于，包括：压缩模块、膨胀模块、热循环模块和增强加热模块；所述压缩模块用于对超临界二氧化碳进行压缩，释放热能，获取低温压缩高压超临界二氧化碳；所述膨胀模块用于吸收所述热能，基于所述低温压缩高压超临界二氧化碳进行膨胀做功；所述热循环模块用于所述压缩模块和所述膨胀模块中的热能转换；所述增强加热模块用于对所述膨胀模块补充热能。2.根据权利要求1所述的光热增强的超临界二氧化碳储能系统，其特征在于，所述压缩模块包括依次连接的低压储气单元、压缩单元和高压储气单元；所述低压储气单元用于存储所述超临界二氧化碳，所述高压储气单元用于存储所述低温压缩高压超临界二氧化碳；所述压缩单元包括：压缩装置和第一级间换热装置，所述压缩装置与所述第一级间换热装置连接；所述压缩装置用于将所述超临界二氧化碳压缩为高温压缩超临界二氧化碳；所述第一级间换热装置用于将所述高温压缩超临界二氧化碳转换为所述低温压缩高压超临界二氧化碳。3.根据权利要求2所述的光热增强的超临界二氧化碳储能系统，其特征在于，所述膨胀模块包括依次连接的所述高压储气单元、膨胀单元和所述低压储气单元；所述膨胀单元包括：膨胀装置和第二级间换热装置，所述膨胀装置与所述第二级间换热装置连接；所述第二级间换热装置用于对所述低温压缩高压超临界二氧化碳进行换热升温；所述膨胀装置基于换热升温后的所述低温压缩高压超临界二氧化碳进行做功。4.根据权利要求3所述的光热增强的超临界二氧化碳储能系统，其特征在于，所述热循环模块包括依次连...

【专利技术属性】
技术研发人员：张飞杨，张劲，张遂安，
申请(专利权)人：中能安然北京工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：