[發(fā)明專利]壓縮超臨界二氧化碳蓄能蓄熱系統(tǒng)及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710243325.6
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107035447B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒲文灝;白爽;李晗;楊寧;岳晨;何緯峰;韓東
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 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(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開了一種壓縮超臨界二氧化碳蓄能蓄熱系統(tǒng)及其工作方法，屬于蓄能領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括電動機(jī)，壓縮機(jī)，低壓超臨界二氧化碳儲罐，冷卻器，蓄熱器，高溫油罐，高壓超臨界二氧化碳儲罐，低溫油泵，低溫油罐，高溫油泵，預(yù)熱器，回?zé)崞?，加熱器，透平和發(fā)電機(jī)。在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期將電能用于壓縮超臨界二氧化碳，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期釋放壓縮超臨界二氧化碳推動透平做功發(fā)電。本系統(tǒng)可以同時(shí)蓄能蓄熱，實(shí)現(xiàn)常規(guī)的“削峰填谷”，且與傳統(tǒng)的壓縮空氣相比，可以減小儲罐的體積，節(jié)省壓縮功，加入導(dǎo)熱油循環(huán)，可以提高整個系統(tǒng)的熱效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種壓縮超臨界二氧化碳蓄能蓄熱系統(tǒng)及其工作方法，屬于蓄能領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著傳統(tǒng)化石能源造成的環(huán)境問題和能源危機(jī)日益嚴(yán)重，人們將重點(diǎn)更多的放在了新能源的開發(fā)利用上，如太陽能、風(fēng)能、核能和生物質(zhì)燃料等。新能源的主要利用方式是將其轉(zhuǎn)化為電能。在整個電網(wǎng)內(nèi)，用戶根據(jù)自身需求的不同存在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期和電網(wǎng)負(fù)荷高峰期，而且這兩個時(shí)期的用電需求差別很大，這就會導(dǎo)致發(fā)電廠生產(chǎn)的電能在用電高峰期不能滿足用戶的需求，而在用電低谷期又會造成大量的多余電力的浪費(fèi)，因此往往需要配備大型的電力儲存裝置對電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)配，起到“削峰填谷”的作用，使得電能得到充分利用。在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期，將電網(wǎng)多余的電力儲存起來，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期輸出電能，補(bǔ)充發(fā)電，這樣可以大大提高電能的有效利用率，降低投資成本。

目前，世界上的蓄能技術(shù)主要有物理蓄能，如抽水蓄能、壓縮空氣蓄能、飛輪蓄能等、電磁蓄能，如超導(dǎo)電磁蓄能、超級電容器蓄能等、化學(xué)蓄能，如鉛酸電池、氧化還原液流電池、鋰離子電池等三大類。目前發(fā)展最成熟并適用于大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的主要是物理蓄能，其中抽水蓄能受地形制約非常嚴(yán)重，壓縮空氣蓄能也對地質(zhì)結(jié)構(gòu)有特殊的要求，飛輪蓄能則需要高額的維護(hù)費(fèi)用，因此尋找其他的物理蓄能的方式是蓄能技術(shù)發(fā)展的重要方向。

超臨界流體是指物質(zhì)處于其臨界溫度和臨界壓強(qiáng)以上而形成的一種特殊狀態(tài)的流體，其多種物理化學(xué)性質(zhì)介于氣體和液體之間，并兼具兩者的有點(diǎn)。其中應(yīng)用較為廣泛的是超臨界二氧化碳，其密度接近于液體，粘度接近于氣體，且臨界條件容易達(dá)到，化學(xué)性質(zhì)不活潑，無色無味無毒，安全，價(jià)格便宜。如果采用壓縮超臨界二氧化碳替代壓縮空氣進(jìn)行蓄能，可以大大降低儲罐的容積，同時(shí)可以節(jié)省壓縮功，在相同電能的情況下儲存更多的能量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明利用超臨界二氧化碳體積小，儲能潛力大等優(yōu)點(diǎn)，采用壓縮超臨界二氧化碳替代壓縮空氣進(jìn)行蓄能，可以大大降低儲罐的容積，同時(shí)可以節(jié)省壓縮功，在相同電能的情況下儲存更多的能量。

一種壓縮超臨界二氧化碳蓄能蓄熱系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括電動機(jī)、壓縮機(jī)、低壓超臨界二氧化碳儲罐、冷卻器、蓄熱器、高溫油罐、高壓超臨界二氧化碳儲罐、低溫油泵、低溫油罐、高溫油泵、預(yù)熱器、回?zé)崞?、加熱器、透平和發(fā)電機(jī)；

冷卻器包括冷側(cè)入口、冷側(cè)出口、熱側(cè)入口和熱側(cè)出口，蓄熱器包括冷側(cè)入口、冷側(cè)出口、熱側(cè)入口和熱側(cè)出口，預(yù)熱器包括冷側(cè)入口、冷側(cè)出口、熱側(cè)入口和熱側(cè)出口，回?zé)崞靼ɡ鋫?cè)入口、冷側(cè)出口、熱側(cè)入口和熱側(cè)出口，加熱器包括冷側(cè)入口、冷側(cè)出口、熱側(cè)入口和熱側(cè)出口；

電動機(jī)與壓縮機(jī)相連，壓縮機(jī)出口與蓄熱器熱側(cè)入口相連，蓄熱器熱側(cè)出口通過蓄能調(diào)節(jié)閥與高壓超臨界二氧化碳儲罐入口相連，高壓超臨界二氧化碳儲罐出口通過釋能調(diào)節(jié)閥與預(yù)熱器冷側(cè)入口相連，預(yù)熱器冷側(cè)出口與加熱器冷側(cè)入口相連，加熱器冷側(cè)出口與透平入口相連，透平與發(fā)電機(jī)相連，透平出口與回?zé)崞鳠醾?cè)入口相連，回?zé)崞鳠醾?cè)出口與冷卻器熱側(cè)入口相連，冷卻器熱側(cè)出口與低壓超臨界二氧化碳儲罐入口相連，低壓超臨界二氧化碳儲罐出口通過低壓超臨界二氧化碳調(diào)節(jié)閥與壓縮機(jī)入口相連；