[发明专利]压缩超临界二氧化碳蓄能蓄热系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种压缩超临界二氧化碳蓄能蓄热系统及其工作方法，属于蓄能领域。该系统包括电动机，压缩机，低压超临界二氧化碳储罐，冷却器，蓄热器，高温油罐，高压超临界二氧化碳储罐，低温油泵，低温油罐，高温油泵，预热器，回热器，加热器，透平和发电机。在电网负荷低谷期将电能用于压缩超临界二氧化碳，在电网负荷高峰期释放压缩超临界二氧化碳推动透平做功发电。本系统可以同时蓄能蓄热，实现常规的“削峰填谷”，且与传统的压缩空气相比，可以减小储罐的体积，节省压缩功，加入导热油循环，可以提高整个系统的热效率。

技术领域

本发明设计了一种压缩超临界二氧化碳蓄能蓄热系统及其工作方法，属于蓄能领域。

背景技术

随着传统化石能源造成的环境问题和能源危机日益严重，人们将重点更多的放在了新能源的开发利用上，如太阳能、风能、核能和生物质燃料等。新能源的主要利用方式是将其转化为电能。在整个电网内，用户根据自身需求的不同存在电网负荷低谷期和电网负荷高峰期，而且这两个时期的用电需求差别很大，这就会导致发电厂生产的电能在用电高峰期不能满足用户的需求，而在用电低谷期又会造成大量的多余电力的浪费，因此往往需要配备大型的电力储存装置对电网进行调配，起到“削峰填谷”的作用，使得电能得到充分利用。在电网负荷低谷期，将电网多余的电力储存起来，在电网负荷高峰期输出电能，补充发电，这样可以大大提高电能的有效利用率，降低投资成本。

目前，世界上的蓄能技术主要有物理蓄能，如抽水蓄能、压缩空气蓄能、飞轮蓄能等、电磁蓄能，如超导电磁蓄能、超级电容器蓄能等、化学蓄能，如铅酸电池、氧化还原液流电池、锂离子电池等三大类。目前发展最成熟并适用于大规模工业应用的主要是物理蓄能，其中抽水蓄能受地形制约非常严重，压缩空气蓄能也对地质结构有特殊的要求，飞轮蓄能则需要高额的维护费用，因此寻找其他的物理蓄能的方式是蓄能技术发展的重要方向。

超临界流体是指物质处于其临界温度和临界压强以上而形成的一种特殊状态的流体，其多种物理化学性质介于气体和液体之间，并兼具两者的有点。其中应用较为广泛的是超临界二氧化碳，其密度接近于液体，粘度接近于气体，且临界条件容易达到，化学性质不活泼，无色无味无毒，安全，价格便宜。如果采用压缩超临界二氧化碳替代压缩空气进行蓄能，可以大大降低储罐的容积，同时可以节省压缩功，在相同电能的情况下储存更多的能量。

发明内容

本发明利用超临界二氧化碳体积小，储能潜力大等优点，采用压缩超临界二氧化碳替代压缩空气进行蓄能，可以大大降低储罐的容积，同时可以节省压缩功，在相同电能的情况下储存更多的能量。

一种压缩超临界二氧化碳蓄能蓄热系统，其特征在于：该系统包括电动机、压缩机、低压超临界二氧化碳储罐、冷却器、蓄热器、高温油罐、高压超临界二氧化碳储罐、低温油泵、低温油罐、高温油泵、预热器、回热器、加热器、透平和发电机；

冷却器包括冷侧入口、冷侧出口、热侧入口和热侧出口，蓄热器包括冷侧入口、冷侧出口、热侧入口和热侧出口，预热器包括冷侧入口、冷侧出口、热侧入口和热侧出口，回热器包括冷侧入口、冷侧出口、热侧入口和热侧出口，加热器包括冷侧入口、冷侧出口、热侧入口和热侧出口；

电动机与压缩机相连，压缩机出口与蓄热器热侧入口相连，蓄热器热侧出口通过蓄能调节阀与高压超临界二氧化碳储罐入口相连，高压超临界二氧化碳储罐出口通过释能调节阀与预热器冷侧入口相连，预热器冷侧出口与加热器冷侧入口相连，加热器冷侧出口与透平入口相连，透平与发电机相连，透平出口与回热器热侧入口相连，回热器热侧出口与冷却器热侧入口相连，冷却器热侧出口与低压超临界二氧化碳储罐入口相连，低压超临界二氧化碳储罐出口通过低压超临界二氧化碳调节阀与压缩机入口相连；