[發明專利]一種太陽能耦合有機朗肯循環發電及空氣壓縮系統

在審

• 申請號: 202110009735.0
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112483338A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 閆肅;王釗;夏永強;李平;杜振華
• 申請（專利權）人: 中海油節能環保服務有限公司
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01D15/10;F04D25/06;F01K25/00;F22B1/00;F22D11/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種太陽能耦合有機朗肯循環發電及空氣壓縮系統，包括工質回路系統、空氣壓縮系統、冷卻水系統；所述工質回路系統包括工質泵、預熱器、回熱器、太陽能蒸發器、透平發電機組、冷凝器，各設備通過工質管道依次連接，形成閉合回路；所述空氣壓縮系統包括常壓空氣入口、空氣壓縮機、預熱器、壓縮空氣出口，通過空氣管道依次連接；所述冷卻水系統包括冷卻水入口、冷凝器、冷卻水出口，通過冷卻水管道依次連接；上述太陽能耦合有機朗肯循環發電及空氣壓縮系統，所述工質回路系統與空氣壓縮系統通過透平發電機組、空氣壓縮機同軸直連；所述工質回路系統與冷卻水系統通過冷凝器耦合連接。本發明利用太陽能蒸發有機工質，通過有機朗肯循環輸出電能，同時推動空氣壓縮機產生壓縮空氣，利用壓縮空氣的溫度對有機工質進行預熱，既滿足了壓縮空氣儲能前的冷卻需求，又充分回收了余熱，提高了系統的能源回收效率。

技術領域

本發明涉及一種太陽能發電技術領域和氣體壓縮領域，具體涉及一種太陽能耦合有機朗肯循環發電及空氣壓縮系統。

背景技術

能源是社會發展的重要基礎，隨著經濟的發展和社會需求的不斷提高，人們對能源的需求量也持續增長。其中電力在現代生產、生活中的地位尤其重要。目前世界上大約65%的電力由化石燃料提供，20%由核電站提供，剩下的由可再生能源提供，如太陽能、水能、生物質能、風能及地熱能等。隨著化石能源的枯竭，開采的成本和難度會越來越大，在能源和環境的雙重壓力下，減少對化石能源的依賴，探求可代替的新能源是現在人類的必然選擇。

我國是太陽能資源最豐富的國家之一，全國總面積2/3以上地區年日照時數大于2000小時，年輻射量在5000MJ/m²以上。據統計資料分析，中國陸地面積每年接收的太陽輻射總量為3.3×10³~8.4×10³ MJ/m²，相當于24000億噸標準煤的儲量，因此，研究太陽能發電技術對我國乃至全人類的持續發展有重要意義。近年來，各國均注重太陽能新技術的研發和推廣應用，但由于太陽能能流密度低，分散性強，應用太陽能更容易獲得中、低溫熱源，通過有機朗肯循環可以對這部分太陽能熱源進行利用。

壓縮空氣蓄能是國際上出現的新型蓄能方式，在發電的過程中，發電機與壓縮機相連，富裕的電力帶動壓縮機對空氣做功，在電網負荷低谷期將電能用于壓縮空氣。空氣壓縮的過程中，分子之間的間距變小，分子間碰撞變劇烈，壓縮機機械功轉化為空氣的內能，被壓縮的空氣溫度升高。通常，高溫壓縮空氣通過冷凝器冷卻后，高壓密封在報廢礦井、儲氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲氣井中，并在電網負荷高峰期被釋放出來推動渦輪機發電。在這個過程中，若將高溫壓縮空氣的熱量通過恰當的方式回收、利用，則可以進一步減少能源消耗，提高能源利用率。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用能流密度低、分散性強的太陽能作為熱源發電、生產壓縮空氣用于空氣蓄能的太陽能耦合有機朗肯循環發電及空氣壓縮系統。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種太陽能耦合有機朗肯循環發電及空氣壓縮系統，包括工質回路系統、空氣壓縮系統、冷卻水系統；所述工質回路系統包括工質泵、預熱器、回熱器、太陽能蒸發器、透平發電機組、冷凝器，各設備通過工質管道依次連接，形成閉合回路；所述空氣壓縮系統包括常壓空氣入口、空氣壓縮機、預熱器、壓縮空氣出口，通過空氣管道依次連接；所述冷卻水系統包括冷卻水入口、冷凝器、冷卻水出口，通過冷卻水管道依次連接；上述太陽能耦合有機朗肯循環發電及空氣壓縮系統，所述工質回路系統與空氣壓縮系統通過透平發電機組、空氣壓縮機同軸直連；所述工質回路系統與冷卻水系統通過冷凝器耦合連接。

所述工質回路系統工質泵出口通過工質管道與預熱器工質入口連接，預熱器工質出口通過工質管道與回熱器冷流側工質入口連接，回熱器冷流側工質出口通過工質管道與太陽能蒸發器工質入口連接，太陽能蒸發器工質出口通過工質管道與透平發電機組工質入口連接，透平發電機組工質出口與回熱器熱流側工質入口連接，回熱器熱流側工質出口通過工質管道與冷凝器工質入口連接，冷凝器工質出口通過工質管道與工質泵入口連接，形成閉合回路。