[实用新型]一种与煤电机组耦合的超临界二氧化碳储能发电系统

说明书

本实用新型公开了一种与煤电机组耦合的超临界二氧化碳储能发电系统，包括火电机组和储能及释能装置；储能及释能装置包括低压储罐和高压储罐，低压储罐中二氧化碳经压缩机和压缩热冷却器后进入高压储罐，高压储罐中的二氧化碳经二氧化碳加热器组后进入二氧化碳透平做功，二氧化碳透平驱动发电机发电；做功后的二氧化碳经排气冷却器后进入低压储罐中；压缩热冷却器和排气冷却器的冷源均来自煤电机组凝结水泵出口的凝结水。本实用新型的目的在于进一步降低煤电机组最小电出力，设置一套超临界二氧化碳储能发电系统，通过与煤电机组热源及动力源的高效耦合，简化现有二氧化碳发电技术的系统，降低投资，并提升煤电机组和储能系统的整体能效。

技术领域

本实用新型属于超临界二氧化碳储能发电系统技术领域，涉及一种与煤电机组耦合的超临界二氧化碳储能发电系统。

背景技术

基于能源结构优化调整、工业污染物严控等诸多因素，风、光等新能源电力预计以每年新增0.8-1亿kW装机的增速发展。当前装机和发电量占主体的煤电机组需要具备高效灵活特征以实现高比例消纳快速增加的强间歇性新能源，从而适应电网深度调峰和快速调频的要求。

当前以蒸汽朗肯循环为主的煤电机组，其发电效率和机组灵活性的提升均面临较为明显的技术瓶颈，不能满足能源结构优化升级的要求，亟待通过实质性变革以突破当前面临的困境。

在灵活性调峰方面，现有技术如锅炉低负荷稳燃及脱硝、热电解耦、控制系统优化等可实现纯凝机组和热电联产机组最小电出力分别降低至30％和40％额定出力。在风、光等新能源电力快速发展并高比例上网的大前提下，未来煤电机组最小电出力仍需进一步下降。从现有技术局限性及未来极深度调峰需求的矛盾来讲，在电源侧设置储能是一种可行的技术路线。

电能存储技术是一种将电能通过特定介质特性形式储存起来，在需要使用时进行放电的技术。主要技术有抽水蓄能、压缩空气储能、电化学储能、飞轮储能等。从容量、寿命、环境等角度综合考虑，适用于电源侧调峰需求的储能技术仅有抽水蓄能和压缩空气储能两种。抽水蓄能需要水坝和水库，受地理地址条件限制，不具备普遍推广的条件。压缩空气储能无选址要求，对环境污染小，与其他储能系统相比压缩气体储能具有储能容量大，使用寿命长，经济性好等优势，高压和液化是提升能量密度的研究方向。

超临界二氧化碳(Su-percritical carbon dioxide，S-CO₂)是气态和液态并存的流体，密度接近于液体，粘度接近于气体，可压缩性小。以超临界二氧化碳为工质的热力循环，具有设备紧凑、发电效率高、系统简单和热源适用性广等优势，具备良好的深度调峰和快速调峰潜力，可作为性能优良的储能介质，与煤电机组高效耦合。

二氧化碳在7.38MP、32℃的临界点以上，称之为超临界状态。压缩至20MPa，密度为700-900kg/m³。当前工程常用范围内压缩空气在13MPa时，密度为100-140kg/m³。对比可知，超临界二氧化碳作为储能介质，可进一步提升能量密度，降低储罐体积和投资。

关于以二氧化碳为储能，尤其是在电源侧的应用的研究，目前尚未有公开报道。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种与煤电机组耦合的超临界二氧化碳储能发电系统。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种与煤电机组耦合的超临界二氧化碳储能发电系统，包括：

火电机组，所述火电机组包括锅炉、高压缸、中压缸和低压缸，所述高压缸、中压缸和低压缸同轴连接驱动发电机发电；低压缸的排汽经凝汽器、凝结水泵、低压加热器组、给水泵以及高压加热器组后进入锅炉；