[发明专利]基于固体颗粒储放热的二氧化碳雷顿循环热电联产系统

说明书

本发明涉及一种二氧化碳雷顿循环热电联产系统及控制方法，该热电联产系统包括：二氧化碳布雷顿循环发电机组及太阳能集热单元；第一气固换热器，在第一气固换热器中适于以从太阳能集热单元引出的传热工质的热量加热通过第一气固换热器的第一固体颗粒，第一固体颗粒升温后为第二固体颗粒，释放热量后的传热工质回到太阳能集热单元内；第一存储装置，适于存储第二固体颗粒；供热单元，用于供热；第二气固换热器，第二固体颗粒适于在第二气固换热器内与第一水换热以降温成第一固体颗粒，流经第二气固换热器的第一水经升温后为热水和/或蒸汽进入到供热单元；颗粒输送装置，颗粒输送装置用于将来自第二气固换热器的第一固体颗粒返回到第一气固换热器。

技术领域

本发明的实施例涉及太阳能光热发电技术领域，尤其涉及一种基于固体颗粒储放热的二氧化碳雷顿循环热电联产系统以及一种二氧化碳雷顿循环热电联产系统的控制方法。

背景技术

在碳中和目标下，我国未来电源将以新能源为主体，太阳能光热发电作为清洁可再生、调节性能更佳的电力生产方式，具有极大的发展前景。近年来，将超临界CO₂布雷顿循环用于太阳能光热发电的研究引起了国内外学者的关注。超临界CO₂布雷顿循环技术相较于蒸汽朗肯循环，在同等条件下具有更高的热效率，更小的设备尺寸，使系统更加紧凑而易于模块化建设。目前国内外研究主要集中于太阳能光热CO₂布雷顿循环的循环特性，包括循环形式优化、参数分析和分析、不同循环形式的效率分析以及间接熔盐储热的系统分析。太阳能光热超临界CO₂布雷顿循环在500～800℃运行温度具有高效率、高密度等特点，但当前的大部分储热介质，比如空气、水/蒸汽、导热油、有机物、熔盐和液态金属在此温度区间存在传热性能差，成本高、能效低、高温腐蚀等问题。固体颗粒储热的特性可适应太阳能光热超临界CO₂布雷顿循环发电技术，但国内外尚未开展相关研究。

能源在提供稳定可靠电力供给同时还要满足城乡供热需求。我国北方地区建筑取暖总面积约206亿平方米，仅2022年1-2月中国供热耗用原煤量就达到了9813万吨，随着城市化进程不断扩展，供热需求将日益增长。新型电力系统下太阳能光热CO₂布雷顿循环电站在我国北方将面临供热的问题。

现在技术中存在如下缺陷：

1.太阳能光热超临界CO₂布雷顿循环发电技术，大部分储热技术存在传热性能差，成本高、能效低、高温腐蚀等问题。

2.围绕碳中和目标，新型电力系统下太阳能光热CO₂布雷顿循环电站在我国北方将面临供热的问题。

发明内容

本发明提出一种基于固体颗粒储放热的太阳能光热CO₂布雷顿循环梯级供热的热电联产技术。

为解决现有技术中技术问题的至少一个方面或一个点，提出本发明。

根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种二氧化碳雷顿循环热电联产系统，包括：

二氧化碳布雷顿循环发电机组以及太阳能集热单元；

第一气固换热器，在第一气固换热器中适于以从太阳能集热单元引出的传热工质的热量加热通过第一气固换热器的第一固体颗粒，第一固体颗粒升温后为第二固体颗粒，释放热量后的传热工质回到太阳能集热单元内；

第一存储装置，适于存储第二固体颗粒；

供热单元，用于供热；

第二气固换热器，来自第一存储装置的第二固体颗粒适于在第二气固换热器内与流经第二气固换热器的第一水换热以降温成第一固体颗粒，流经第二气固换热器的第一水经升温后为热水和/或蒸汽进入到供热单元；

颗粒输送装置，颗粒输送装置用于将来自第二气固换热器的第一固体颗粒返回到第一气固换热器。