[發明專利]基于壓縮超臨界CO2

有效

• 申請號: 201710049485.7
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106704126B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 徐鋼;胡玥;鄭清清;包塞納;雷兢
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01K25/10;F01K7/32;F01D15/10;F04B41/02;F04B49/22;F24S20/20
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了屬于太陽能節能優化領域的一種基于壓縮超臨界COsubgt;2/subgt;氣體蓄能的塔式太陽能熱發電系統。該系統包括一級壓縮機、二級壓縮機、三級壓縮機、1號預冷器、2號預冷器、高溫回熱器、低溫回熱器、S?COsubgt;2/subgt;透平、外補燃裝置、塔式太陽能鏡場、聚光塔、吸熱器、加熱器、儲氣罐、充氣罐以及儲熱裝置。本發明提出在太陽能熱發電站中將超臨界COsubgt;2/subgt;布雷頓循環與壓縮氣體蓄能有機的結合在一起，經過三級壓縮，中間冷卻，將COsubgt;2/subgt;氣體壓縮進一臺儲氣罐中供夜間使用，同時利用儲壓的方式蓄能和補燃的方式加熱，巧妙解決了太陽能晝夜分布不均的問題，使系統能夠達到持續發電的狀態，實現了清潔能源利用、年發電量增加的雙重效果，節能收益效果顯著。

技術領域

本發明屬于太陽能節能優化領域，特別涉及一種基于壓縮超臨界CO₂氣體蓄能的塔式太陽能熱發電系統。

背景技術

隨著化石能源的枯竭，能源問題日益受到人們的關注。提高能源利用效率以及尋找和利用可再生能源以及新能源如太陽能、生物能、核電等具有重要意義。太陽能熱發電技術越來越受到人們的關注，與太陽能光電技術相比其優勢在于高溫時熱效率高，同時便于采用較為廉價的蓄熱技術來儲能。

目前，朗肯循環仍是熱力發電的主要形式，而與之相比S-CO₂布雷頓循環由于其更高的熱效率和更小的設備體積被看作是下一代火電、核電、太陽能熱發電等系統中最具潛力的形式。在熱力發電的多種循環中，超臨界二氧化碳布雷頓循環(S-CO₂)是一種熱效率高并且可使設備更加緊湊的循環，但較高的透平入口溫度對蓄熱技術提出了較高的要求。同時，壓縮空氣蓄能系統是一種能夠實現大容量和長時間電能儲存的電力儲能系統，這無疑給超臨界二氧化碳布雷頓循環的儲能系統提供了一個新思路。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于壓縮超臨界CO₂氣體蓄能的塔式太陽能熱發電系統，該系統包括一級壓縮機、二級壓縮機、三級壓縮機、1號預冷器、2號預冷器、高溫回熱器、低溫回熱器、S-CO₂透平、外補燃裝置、塔式太陽能鏡場、聚光塔、吸熱器、加熱器、儲氣罐、充氣罐以及儲熱裝置；其特征在于：一級壓縮機16、二級壓縮機15、三級壓縮機11與S-CO₂透平8串聯；一級壓縮機16的進氣口與1號預冷器9和三通閥18串聯后分別連接低溫回熱器17出口和二級壓縮機15的進氣口；一級壓縮機16出氣口連接低溫回熱器17上進氣口；二級壓縮機15的出氣口分別連接2號預冷器10和高溫回熱器4與低溫回熱器17的公共節點上；高溫回熱器4的下出口與低溫回熱器17的下進氣口連接；高溫回熱器4的上進氣口通過第六閥門23與S-CO₂透平8出口連接，高溫回熱器4的上出氣口與加熱器5上管道、調節閥24、外補燃裝置7和S-CO₂透平8串聯；加熱器5下管道與塔式太陽能吸熱器6并聯；2號預冷器10通過進氣閥19與三級壓縮機11的進氣口連接，三級壓縮機11的出氣口通過出氣閥20與儲熱裝置12連接；儲熱裝置12還分別連接第一閥門1、第二閥門2、第三閥門3、第四閥門21和調節閥24與外補燃裝置7的公共節點；儲熱裝置12通過第一閥門1、第四閥門21與儲氣罐13連接，通過第三閥門3與S-CO₂透平8連接，通過第二閥門2與充氣罐14、第五閥門22及三通閥18串聯。