[实用新型]太阳能跨临界二氧化碳朗肯循环与压缩空气储能耦合系统

说明书

本实用新型涉及一种太阳能跨临界二氧化碳朗肯循环与压缩空气储能耦合系统，属于太阳能热利用和压缩空气储能领域。本实用新型旨在提供一种解决由于太阳能间歇性、波动性以及非周期性造成太阳能热发电系统发电不稳定的问题。系统主要包括太阳能集热器、导热油泵、油箱、朗肯循环侧的工质泵、蒸发器、涡旋膨胀机、回热器、冷凝器、压缩机、高压储气室。本实用新型使用二氧化碳作为朗肯循环系统工质。跨临界二氧化碳朗肯循环系统膨胀机发出的功被与其同轴相连的压缩机消耗，并以空气势能储存在储气室中。从而解决了太阳能热发电带来的间歇性等问题。

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能跨临界二氧化碳朗肯循环与压缩空气储能耦合系统，属于太阳能热利用和压缩空气储能领域。

背景技术

能源消耗和传统能源带来的环境污染以及传统能源转换效率低的问题日益严重。因此，寻求可替代的可再生能源以及高效的转换方式迫在眉睫。近年来，利用太阳能、风能、地热能等可再生能源发电得到了广泛关注。然而，可再生能源具有间歇性、波动性以及非周期性等缺点。这些缺点导致输出的电能在并网时对电网产生波动，将带来电网发电的不稳定性。电力储能系统有效的解决了上述可再生能源发电存在的问题。

传统的中低温余热回收发电系统采用有机朗肯循环，但有机朗肯循环在工质蒸发侧属于等温蒸发，对热源的利用效率并不高而且存在“夹点温差”的问题。跨临界二氧化碳朗肯循环有效的解决了这一问题，且跨临界二氧化碳朗肯循环具有部件体积小，整个循环结构紧凑等优点，系统具有可持续性以及优越的经济性。同时，相比于有机朗肯循环，跨临界二氧化碳朗肯循环的热效率较高。可再生能源之一的太阳能具有清洁、持久、资源分布广泛，潜力巨大等优点。太阳能光热发电是太阳能利用的形式之一。以太阳能热能为热源，利用跨临界二氧化碳朗肯循环发电，可有效的解决化石能源带来的环境污染以及有机工质带来的全球变暖等问题。如前所述，太阳能的间歇性、波动性以及非周期性造成太阳能跨临界二氧化碳系统发电的不稳定。因此，压缩空气储能系统的应用有效解决了太阳能热发电的波动性等问题。

压缩空气储能技术是一种能够实现大容量和长时间电能存储的电力储存系统。系统通过压缩空气储存电能，在需要时，将压缩好的气体通过膨胀机做功发电。压缩空气储能系统可用于削峰填谷、平衡电力负荷、可将可再生能源形成稳定的电力供应还可作为备用电源以备用户在紧急情况下使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能跨临界二氧化碳朗肯循环与压缩空气储能耦合系统，该系统将太阳能跨临界二氧化碳朗肯循环系统发出的间歇性及不稳定电能使用压缩空气储能的方法进行储存，以解决小型太阳能跨临界二氧化碳朗肯循环系统电力存储的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

太阳能跨临界二氧化碳朗肯循环与压缩空气储能耦合系统，包括：油泵、集热器、蒸发器、油箱、回热器、冷凝器、储液罐、工质泵、膨胀机、压缩机和储气室；

集热器通过管路与蒸发器的进油口连接，蒸发器的出油口与油箱连接；油泵、集热器、蒸发器和油箱依次通过管路连接，形成一个回路；蒸发器工质出口通过管路连接在膨胀机进口处；蒸发器工质进口通过管路连接到回热器；蒸发器、回热器、冷凝器、储液罐、工质泵连接，形成一个回路；膨胀机与压缩机同轴连接，将压缩空气存储在储气室；

将太阳能集热器吸收的热量作为蒸发器的热源，通过蒸发器加热跨临界二氧化碳朗肯循环子系统的高压工质，从而高温高压蒸汽推动膨胀机做功发电。

跨临界二氧化碳朗肯循环子系统中膨胀机与压缩空气储能系统中的压缩机同轴相连，压缩机出口与储气室相连，其中，压缩机和储气室形成压缩空气储能系统。在太阳能跨临界二氧化碳朗肯循环系统工作时，系统中膨胀机输出的功被与其同轴相连的压缩机消耗并将这部分能量通过空气势能的形式储存在储气室内。