[发明专利]一种压缩超临界二氧化碳储能系统及方法

说明书

本发明公开了一种压缩超临界二氧化碳储能系统及方法，锅炉的出口与透平的入口相连通，透平的出口与回热器的高温介质入口相连通，透平与二氧化碳压缩机及发电机相联动，二氧化碳压缩机通过离合器与储能压缩机相联动，回热器的高温介质出口与冷却器的高温介质入口相连通，冷却器的高温介质出口与低压二氧化碳储罐的入口相连通，低压二氧化碳储罐的出口与二氧化碳压缩机的入口及储能压缩机的入口相连通，二氧化碳压缩机的出口经回热器的低温侧与锅炉的入口相连通，储能压缩机的出口经高压二氧化碳储罐与回热器的低温介质入口相连通，该系统及方法能够实现超临界二氧化碳发电和压缩超临界二氧化碳储能的结合。

技术领域

本发明属于超临界二氧化碳储能领域，涉及一种压缩超临界二氧化碳储能系统及方法。

背景技术

近年来，储能技术飞速发展。储能系统可以实现大容量的热量或能量储存，在需要能量的时候再平稳的释放出来以供发电或其他利用。压缩空气储能是20世纪四、五十年代提出的储能技术，是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。空气即使经过压缩，密度依然比较小，需要建设大型的储气装置。

利用二氧化碳代替空气作为储能的工作介质是解决上述问题的有效方法。二氧化碳是一种无毒、不易燃、密度高，临界温度(T_c＝31.1℃)较低，临界压力(P_c＝7.38MPa)适中的流体，超临界二氧化碳的密度接近液体，粘度接近气体，具有较好的流动性和传输特性，体积显著减小，利用压缩超临界二氧化碳进行储能，可以显著缩小存储系统的规模，降低成本，同时应用更加灵活。目前已经公开的报道中关于压缩二氧化碳储能的大多以电动机拖动压缩机转动为主，如中国专利CN 203420754 U等，还未曾有将超临界二氧化碳发电和压缩超临界二氧化碳储能相结合的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种压缩超临界二氧化碳储能系统及方法，该系统及方法能够实现超临界二氧化碳发电和压缩超临界二氧化碳储能的结合。

为达到上述目的，本发明所述的压缩超临界二氧化碳储能系统包括锅炉、透平、发电机、回热器、冷却器、低压二氧化碳储罐、二氧化碳压缩机、储能压缩机及高压二氧化碳储罐；

锅炉的出口与透平的入口相连通，透平的出口与回热器的高温介质入口相连通，透平与二氧化碳压缩机及发电机相联动，二氧化碳压缩机通过离合器与储能压缩机相联动，回热器的高温介质出口与冷却器的高温介质入口相连通，冷却器的高温介质出口与低压二氧化碳储罐的入口相连通，低压二氧化碳储罐的出口与二氧化碳压缩机的入口及储能压缩机的入口相连通，二氧化碳压缩机的出口与回热器的低温介质入口相连通，回热器的低温介质出口与锅炉的入口相连通，储能压缩机的出口与高压二氧化碳储罐的入口相连通，高压二氧化碳储罐的出口与回热器的低温介质入口相连通。

二氧化碳压缩机与回热器之间设置有二氧化碳压缩机出口阀。

低压二氧化碳储罐与储能压缩机之间设有储能压缩机入口阀。

储能压缩机与高压二氧化碳储罐之间设有储能压缩机出口阀。

高压二氧化碳储罐与回热器之间设有高压二氧化碳储罐出口阀。

本发明所述的压缩超临界二氧化碳储能方法包括以下步骤：

正常情况下，通过离合器使二氧化碳压缩机与储能压缩机分离，关闭储能压缩机入口阀、储能压缩机出口阀及高压二氧化碳储罐出口阀，打开二氧化碳压缩机出口阀，超临界二氧化碳经锅炉加热后进入透平中做功，透平拖动二氧化碳压缩机及发电机转动，使得二氧化碳压缩机压缩二氧化碳，发电机进行发电，透平输出的超临界二氧化碳经过回热器放热后进入到冷却器中进行冷却，然后再进入到低压二氧化碳储罐中，低压二氧化碳储罐输出的超临界二氧化碳进入到二氧化碳压缩机中压缩至预设压力，再经回热器吸热后进入到锅炉中；