【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及应用于火电机组的储能，具体涉及一种耦合超临界压缩二氧化碳与高温熔盐的火－储耦合系统。
技术介绍
1、提高可再生能源装机容量及发电量比例是能源行业主要发展趋势。然而，受天气和气候条件的制约，风电、太阳能光热、光伏等发电方式普遍具有间歇性和较大波动性。为了弥补因可再生能源并入导致的电网稳定性的降低，火电机组就需承担更重的调峰任务。
2、现有技术中常见的储热技术包括：将电能转化为物质的热能存储；压缩空气储能技术将电能转化为空气的内能存储等。目前火电厂热电联产机组中，热电解耦的方法以耦合储电系统或储热系统为主，上述常规的储能系统需要频繁改变机组工况实现负荷调节，并且存在储能不足的问题。例如，现有技术中采用超临界压缩二氧化碳储能系统，具体为将二氧化碳为工质的闭式布雷顿循环系统，由压缩、吸热、膨胀和冷却等过程组成，具有热效率高、功率密度高、结构紧凑、热源适用性宽泛、经济性好和环境友好等特点，易与碳捕集、利用和封存系统耦合的优势，拥有广阔的发展前景。但是，上述储能系统因系统低压侧储气罐体积较大，所以该储能系统也存在着能量密度低、储能不足的问题。
3、因此，本领域技术人员需要一种将火电机组和储能设备耦合的新系统，在保证储能效率的同时，还能够解决现有的常规储能系统需要频繁改变火电机组工况实现负荷调节，以及现有储能系统的储能的能力不足问题。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中用于火电机组的储能系统，无法在保证储能效率的同时，还能够
2、在用户供热负荷高、用户用电负荷低时：所述超临界压缩二氧化碳储能子系统实现储存电能并释放热能；所述高温熔盐储热子系统储存所述火电厂热电联产子系统中火电机组抽汽中的热量，并通过电加热器加热熔盐，以减少所述火电机组工作负荷、实现所述火电厂热电联产子系统的热电联产机组、所述高温熔盐储热子系统共同向用户供热，实现火电机组的深度调峰；
3、在用户供热负荷低、用户用电负荷高时：所述高温熔盐储热子系统中的高温熔盐罐释热，从而加热所述超临界压缩二氧化碳储能子系统中膨胀机入口的二氧化碳工质，以及所述火电厂热电联产子系统中锅炉的给水；通过所述高温熔盐罐释热以提高所述超临界压缩二氧化碳储能子系统和所述火电厂热电联产子系统的热电联产机组共同向用户供电；同时，所述高温熔盐储热子系统中的中温熔盐罐提供热量向用户供热。
4、可选的，所述火电机组包括：高压缸、中压缸和低压缸；
5、所述高温熔盐储热子系统的高温熔盐罐储存所述火电机组中高压缸抽汽中的热量。
6、可选的，所述高温熔盐储热子系统具有以下运行状态：
7、在储热时：所述中温熔盐罐中的熔盐(239℃)与所述火电机组中的抽汽通过第六换热器进行换热；之后，所述高温熔盐储热子系统再通过所述热电联产机组产生的电能将该熔盐进一步提升温度至650℃，并存储在所述高温熔盐罐中；
8、所述高温熔盐储热子系统中低温熔盐罐的熔盐经多级换热器吸收所述超临界压缩二氧化碳储能子系统在压缩二氧化碳过程中产生的压缩热，该熔盐温度提升至239℃，进入并储存在所述中温熔盐罐中；
9、在释热时：所述高温熔盐罐中的高温熔盐通过第五换热器与所述锅炉的给水换热，以产生高温高压的蒸汽进入所述火电机组，增加所述火电机组做功、所述热电联产机组的发电功率增大；同时，所述高温熔盐储热子系统中的中温熔盐罐的熔盐向用户供热。
10、可选的，所述高温熔盐储热子系统中低温熔盐罐的熔盐经第一换热器和第二换热器吸收所述超临界压缩二氧化碳储能子系统在压缩二氧化碳过程中产生的压缩热。
11、可选的，所述超临界压缩二氧化碳储能子系统具有以下运行状态：
12、在储热时：压缩机组通过所述火电机组的富余电能驱动，来自所述碳捕集子系统的二氧化碳经所述压缩机组的压缩后储存于高压储气罐中，压缩热由经换热器吸收，并储存于中温熔盐罐中；
13、在释能时：储存在所述高压储气罐中的二氧化碳工质与储存在所述高温熔盐罐中的熔盐通过换热器加热，升温后的二氧化碳进入膨胀机组做功发电，做功完成后的二氧化碳返回二氧化碳缓存罐，以满足用户电负荷需求。
14、可选的，所述压缩机组包括：第一压缩机和第二压缩机；所述第一压缩机和所述第二压缩机分别具有与其相对应的第一换热器和第二换热器；和/或，
15、所述膨胀机组包括：第一膨胀机和第二膨胀机；所述第一膨胀机和所述第二膨胀机分别具有与其相对应的第三换热器和第四换热器。
16、可选的，所述碳捕集子系统收集的二氧化碳通过第三压缩机压缩后，通入所述二氧化碳缓存罐内。
17、本专利技术技术方案，具有如下优点：
18、1.本专利技术提供的耦合超临界压缩二氧化碳与高温熔盐的火－储耦合系统，包括：火电厂热电联产子系统、超临界压缩二氧化碳储能子系统、高温熔盐储热子系统以及碳捕集子系统；其中，火－储耦合系统需要为用户供热；
19、在用户供热负荷高、用户用电负荷低时：所述超临界压缩二氧化碳储能子系统实现储存电能并释放热能；所述高温熔盐储热子系统储存所述火电厂热电联产子系统中火电机组抽汽中的热量，并通过电加热器加热熔盐，以减少所述火电机组工作负荷、实现所述火电厂热电联产子系统的热电联产机组、所述高温熔盐储热子系统共同向用户供热，实现火电机组的深度调峰；
20、在用户供热负荷低、用户用电负荷高时：所述高温熔盐储热子系统中的高温熔盐罐释热，从而加热所述超临界压缩二氧化碳储能子系统中膨胀机入口的二氧化碳工质，以及所述火电厂热电联产子系统中锅炉的给水；通过所述高温熔盐罐释热以提高所述超临界压缩二氧化碳储能子系统和所述火电厂热电联产子系统的热电联产机组共同向用户供电；同时，所述高温熔盐储热子系统中的中温熔盐罐提供热量向用户供热。
21、首先，在本专利技术中将火电厂热电联产子系统、超临界压缩二氧化碳储能子系统、高温熔盐储热子系统以及碳捕集子系统耦合在一起。通过上述高温熔盐储热子系统可以有效地提高整个储能系统的能量密度以及储能能力。而且，通过上述系统耦合有效地扩大了系统的调峰范围，提高了火电机组的负荷调节速率，有效提升了新型火电厂热电联产系统的深度调峰能力，有利于实现高比例可再生能源消纳。而且，相较于火电机组自身实现变工况深度调峰，现有技术中需要频繁改变机组工况实现负荷调节。本专利技术中的技术方案可以有效地减少火电机组的部件损耗，增加了机组的使用寿命，提高了机组运行的安全性。
22、并且，在本专利技术中，将储热与储电两种储能技术与上述热电联产系统耦合，遵循系统能量梯级利用原则，在不同运行模式本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耦合超临界压缩二氧化碳与高温熔盐的火－储耦合系统，其特征在于，包括：火电厂热电联产子系统、超临界压缩二氧化碳储能子系统、高温熔盐储热子系统以及碳捕集子系统；其中，火－储耦合系统需要为用户供热；
2.根据权利要求1所述的耦合超临界压缩二氧化碳与高温熔盐的火－储耦合系统，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的耦合超临界压缩二氧化碳与高温熔盐的火－储耦合系统，其特征在于，所述高温熔盐储热子系统具有以下运行状态：
4.根据权利要求3所述的耦合超临界压缩二氧化碳与高温熔盐的火－储耦合系统，其特征在于，所述高温熔盐储热子系统中低温熔盐罐(7)的熔盐经第一换热器(14)和第二换热器(15)吸收所述超临界压缩二氧化碳储能子系统在压缩二氧化碳过程中产生的压缩热。
5.根据权利要求3所述的耦合超临界压缩二氧化碳与高温熔盐的火－储耦合系统，其特征在于，所述超临界压缩二氧化碳储能子系统具有以下运行状态：
6.根据权利要求5所述的耦合超临界压缩二氧化碳与高温熔盐的火－储耦合系统，其特征在于，所述压缩机组包括：第一压缩机(16)和第二压缩机
7.根据权利要求5所述的耦合超临界压缩二氧化碳与高温熔盐的火－储耦合系统，其特征在于，所述碳捕集子系统收集的二氧化碳通过第三压缩机(22)压缩后，通入所述二氧化碳缓存罐(13)内。
...【技术特征摘要】
1.一种耦合超临界压缩二氧化碳与高温熔盐的火－储耦合系统，其特征在于，包括：火电厂热电联产子系统、超临界压缩二氧化碳储能子系统、高温熔盐储热子系统以及碳捕集子系统；其中，火－储耦合系统需要为用户供热；
2.根据权利要求1所述的耦合超临界压缩二氧化碳与高温熔盐的火－储耦合系统，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的耦合超临界压缩二氧化碳与高温熔盐的火－储耦合系统，其特征在于，所述高温熔盐储热子系统具有以下运行状态：
4.根据权利要求3所述的耦合超临界压缩二氧化碳与高温熔盐的火－储耦合系统，其特征在于，所述高温熔盐储热子系统中低温熔盐罐(7)的熔盐经第一换热器(14)和第二换热器(15)吸收所述超临界压缩二氧化碳储能...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐玉杰，朱轶林，王亮，富征阳，张成凤，周学志，郭欢，陈海生，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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