[發明專利]壓縮超臨界二氧化碳蓄能蓄熱系統及其工作方法

有效

• 申請號: 201710243325.6
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107035447B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 蒲文灝;白爽;李晗;楊寧;岳晨;何緯峰;韓東
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01D15/10;F04B41/02;F04B35/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種壓縮超臨界二氧化碳蓄能蓄熱系統，其特征在于：該系統包括電動機（1）、壓縮機（2）、低壓超臨界二氧化碳儲罐（3）、冷卻器（4）、蓄熱器（5）、高溫油罐（6）、高壓超臨界二氧化碳儲罐（7）、低溫油泵（8）、低溫油罐（9）、高溫油泵（10）、預熱器（11）、回熱器（12）、加熱器（13）、透平（14）和發電機（15）；

冷卻器（4）包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口，蓄熱器（5）包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口，預熱器（11）包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口，回熱器（12）包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口，加熱器（13）包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口；

電動機（1）與壓縮機（2）相連，壓縮機（2）出口與蓄熱器（5）熱側入口相連，蓄熱器（5）熱側出口通過蓄能調節閥（162）與高壓超臨界二氧化碳儲罐（7）入口相連，高壓超臨界二氧化碳儲罐（7）出口通過釋能調節閥（164）與預熱器（11）冷側入口相連，預熱器（11）冷側出口與加熱器（13）冷側入口相連，加熱器（13）冷側出口與透平（14）入口相連，透平（14）與發電機（15）相連，透平（14）出口與回熱器（12）熱側入口相連，回熱器（12）熱側出口與冷卻器（4）熱側入口相連，冷卻器（4）熱側出口與低壓超臨界二氧化碳儲罐（3）入口相連，低壓超臨界二氧化碳儲罐（3）出口通過低壓超臨界二氧化碳調節閥（167）與壓縮機入口相連；

低溫油罐（9）出口與低溫油泵（8）相連，低溫油泵（8）出口分兩路，一路通過蓄熱低溫油閥（161）與蓄熱器（5）冷側入口相連，蓄熱器（5）冷側出口與高溫油罐（6）入口相連，另一路通過回熱低溫油閥（166）與回熱器（12）冷側入口相連，回熱器（12）冷側出口通過回熱高溫油閥（163）與高溫油罐（6）入口相連，高溫油罐（6）出口與高溫油泵（10）相連，高溫油泵（10）出口通過預熱高溫油閥（165）與預熱器（11）熱側入口相連，預熱器（11）熱側出口與低溫油罐（9）入口相連。

2.根據權利要求1所述的壓縮超臨界二氧化碳蓄能蓄熱系統，其特征在于，冷媒介質與冷卻器（4）冷側入口相連，冷卻器（4）冷側出口與冷媒介質系統相連，冷媒介質是空氣或冷卻水。

3.根據權利要求1所述的壓縮超臨界二氧化碳蓄能蓄熱系統，其特征在于，熱媒介質與加熱器（13）熱側入口相連，加熱器（13）熱側出口與熱媒介質系統入口相連，熱媒介質是太陽能集熱、生物質燃燒或工業廢熱。

4.根據權利要求1所述的壓縮超臨界二氧化碳蓄能蓄熱系統的工作方法，其特征在于，包括以下過程：

在電網負荷低谷期，打開所述蓄熱低溫油閥（161）、蓄能調節閥（162）和低壓超臨界二氧化碳調節閥（167），關閉所述回熱高溫油閥（163）、釋能調節閥（164）、預熱高溫油閥（165）和回熱低溫油閥（166），低溫低壓超臨界二氧化碳從低壓超臨界二氧化碳儲罐（3）中流出，經低壓超臨界二氧化碳調節閥（167）進入壓縮機（2），電動機（1）將電網多余的電能轉化為機械能帶動壓縮機（2）壓縮低壓超臨界二氧化碳，壓縮機（2）出口的高壓超臨界二氧化碳進入蓄熱器（5）的熱側入口，同時低溫油罐（9）中的低溫導熱油經低溫油泵（8）和蓄熱低溫油閥（161）進入蓄熱器（5）冷側入口，兩股流體在蓄熱器（5）內進行換熱，低溫導熱油經加熱后進入高溫油罐（6）儲存備用，放熱后的低溫高壓超臨界二氧化碳儲存在高壓超臨界二氧化碳儲罐（7）中儲存備用；

在電網負荷高峰期，打開所述回熱高溫油閥（163）、釋能調節閥（164）、預熱高溫油閥（165）和回熱低溫油閥（166），關閉所述蓄熱低溫油閥（161）、蓄能調節閥（162）和低壓超臨界二氧化碳調節閥（167），低溫高壓超臨界二氧化碳從高壓超臨界二氧化碳儲罐（7）流出從預熱器（11）冷側入口進入，同時高溫油罐（6）中的高溫導熱油經高溫油泵（10）和預熱高溫油閥（165）進入預熱器（11）熱側入口，兩股流體在預熱器（11）內進行換熱，放熱后的高溫導熱油進入低溫油罐（9）儲存備用，預熱后的高壓超臨界二氧化碳進入加熱器（13）冷側入口，熱媒介質從加熱器（13）熱側入口進入，兩股流體在加熱器（13）內進行換熱，放熱后的熱媒介質從加熱器（13）熱側出口流出系統，被加熱后的高溫高壓超臨界二氧化碳進入透平（14）做功帶動發電機（15）發電，透平（14）出口的低壓超臨界二氧化碳進入回熱器（12）熱側入口，同時低溫油罐（9）中的低溫導熱油經低溫油泵（8）和回熱低溫油閥（166）進入回熱器冷側入口，回熱后的低溫導熱油經回熱高溫油閥（163）進入高溫油罐（6）儲存備用，放熱后的低壓超臨界二氧化碳進入冷卻器（4）熱側入口，同時冷媒介質從冷卻器（4）冷側入口進入，兩股流體在冷卻器（4）內進行換熱，吸熱后的冷媒介質從冷卻器（4）冷側出口流出系統，被冷卻的低溫低壓超臨界二氧化碳儲存在低壓超臨界二氧化碳儲罐（3）中。