[发明专利]一种带蓄冷的超临界布雷顿循环发电系统及方法

说明书

本发明公开了一种带蓄冷的超临界布雷顿循环发电系统及方法，该系统包括依次连通的热源、超临界布雷顿循环系统、蓄冷系统和冷却系统；本发明通过蓄冷系统及调节方法可以有效的解决热力系统夏季白天环境温度较高时的散热问题，保证系统冷端温度，保障系统热效率。

技术领域

本发明涉及一种发电系统，具体涉及一种带蓄冷的超临界布雷顿循环发电系统及方法。

背景技术

在能源匮乏及环境危机的大背景下，提高能源利用率日益受到人们的重视。目前在众多热力循环当中，超临界布雷顿循环是一种最有优势的循环形式。新型超临界工质(二氧化碳、氦气和氧化二氮等) 具有能量密度大，传热效率高，系统简单等先天优势，可以大幅提高热功转换效率，减小设备体积，具有很高的经济性。

但这类循环也存在一个明显的技术难点，即冷却问题。超临界循环，尤其是像二氧化碳这样的超临界循环，其临界温度接近环境温度，当冷端温度较低时其压缩功耗较小，热效率很高。但是它对冷端温度十分敏感，稍稍超过设计冷端温度后其热效率将大幅下降。因此，其冷端温度，即压缩机入口温度必须十分精确的控制。但是当来到夏季，在中国相当大的地区很难冷却到其所需的冷端温度，这将大大影响其效率，进而影响这项技术的推广。

但是这个问题并非没有简单的解决方法。中国中西部相当大的地区是属于地广人稀，能源丰富地区，无论是化石能源，或太阳能都十分丰富，也是能源东输的主要地区。这些地区虽然夏季白天气温可以十分高，但是温差普遍很大，即便在夏季，夜间气温也很低。因此可以在夜间将所需排出的热量冷却下来，并将这部分冷量储存，等到白天再去冷却超临界接循环冷端工质。

储冷也属于储能的一种，热力系统储能在光热太阳能中已经普遍应用，其可行性早已得到充分验证。而超临界循环储冷的技术要求远低于光热太阳能储热，其所需介质即为廉价的水等介质(是闭式循环水，不需要消耗)；储存温度很低，并且是欲对其散热，故无需考虑保温；蓄冷量必然小于同等规模发电系统的蓄热量，因为热力系统的热力平衡大致为：高温热源输入热量＝发电量+低温热源散热量，故为低温热源散热而储存的蓄冷量必然小于对高温热源输入而储存的蓄热量，并且由于布雷顿循环冷端散热时是变温散热，而非朗肯循环的恒温散热，故蓄冷介质有一定的温升空间，储存量可以接受。故本技术的可行性无需质疑。

发明内容

本发明的目的在于解决超临界布雷顿循环发电系统夏季的冷端散热问题，提出了一种带蓄冷的超临界布雷顿循环发电系统及方法，采用了技术难度相对较低，可行性较高的方法，提高系统热效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带蓄冷的超临界布雷顿循环发电系统，包括依次连通的热源 1、超临界布雷顿循环系统4、蓄冷系统2和冷却系统3。

所述超临界布雷顿循环系统4包括透平4-1、高温回热器4-2、低温回热器4-3、预冷器4-4、主压缩机4-5和再压缩机4-6；透平4-1的入口与热源1工质侧出口相连通，透平4-1的出口与高温回热器4-2的放热侧入口相连通，高温回热器4-2的放热侧出口与低温回热器4-3放热侧入口相连通，低温回热器4-3的放热侧出口分流为两路，一路与预冷器4-4工质侧入口相连通，预冷器4-4的工质侧出口与主压缩机4-5的入口相连通，主压缩机4-5的出口与低温回热器 4-3吸热侧入口相连通，低温回热器4-3放热侧出口分流出来的另一路与再压缩机4-6入口相连通，再压缩机4-6出口与低温回热器4-3 吸热侧出口工质汇合后与高温回热器4-2吸热侧入口相连通，高温回热器4-2吸热侧出口与热源1入口相连通。

所述冷却系统3为冷却塔；所述蓄冷系统包括高温储罐2-1和低温储罐2-2，高温储罐2-1的入口与预冷器4-4冷侧出口相连通，高温储罐2-1的出口与冷却塔入口相连通，低温储罐2-2的出口与预冷器4-4冷侧入口相连通，低温储罐2-2的入口与冷却塔出口相连通。

所述热源1为锅炉、余热换热器或太阳能。