[發明專利]溫壓協同控制的水上光伏耦合壓縮二氧化碳儲能系統和方法

有效

• 申請號: 202110516163.5
• 申請日: 2021-05-12
• 公開（公告）號: CN113339088B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 孫鍥;黃清喜
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F01K7/00
• 分類號: F01K7/00;F01K25/10;F04B37/12;F04B41/02;H02J3/28;H02J3/38;H02J15/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本發明涉及儲能裝置技術領域，具體涉及一種溫壓協同控制的水上光伏耦合壓縮二氧化碳儲能系統和方法，系統包括低壓儲氣區、高壓儲氣區、換熱器、壓縮機和膨脹機；所述低壓儲氣區、壓縮機、高壓儲氣區和膨脹機依次連接；壓縮機和膨脹機分別與換熱器相連，在換熱器中二氧化碳與水體進行換熱以調節二氧化碳的溫度；低壓儲氣區由多組低壓儲氣裝置并聯組成；高壓儲氣區由多組高壓儲氣裝置并聯組成。根據壓比和功率的關系，以及壓縮機、膨脹機進口氣體溫度和其功功率的關系，選擇合適高低壓儲氣裝置進行匹配以及合適的冷卻水和加熱水的流量，完成對光伏上網功率的平滑處理，以壓比、溫度協同調節等的方法，進一步提升壓縮二氧化碳儲能系統等的調節能力。

技術領域

本發明涉及儲能裝置技術領域，具體涉及一種溫壓協同控制的水上光伏耦合壓縮二氧化碳儲能系統和方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

隨著化石能源的消耗和環境問題的突出，光伏發電得到了越來越多的關注。其中水上光伏由于可以節約土地、保護水資源等得到了快速的發展。但是由于光伏發電的間歇性，在其并網的時候會對電網造成很大的沖擊，從而導致了嚴重的棄光現象。同時，光伏板和其支撐部件之間存在很大的空間未利用，造成了很大的浪費。儲能系統可以用來平抑光伏發電的波動性，但是水上光伏一般遠離陸地，當期接入陸地上的儲能裝置時，會造成很大的能量損失，從而導致很大的經濟損失。

目前發展成熟的儲能系統主要有電池儲能、抽水蓄能以及壓縮氣體儲能系統等。而能進行大規模能量存儲的系統只要抽水蓄能和壓縮氣體儲能系統。其中壓縮氣體儲能裝置具有容量大、投資成本小以及對環境損害小等優點得到了快速發展。近幾年，壓縮氣體儲能系統中的壓縮二氧化碳儲能系統可以為二氧化碳的捕集、存儲以及利用提供一種新的途徑而得到了廣泛關注。但是二氧化碳是無法直接獲得的氣體，相比于壓縮空氣儲能系統的開式系統，壓縮二氧化碳儲能系統一般為閉式系統，即除了高壓儲氣罐，在壓縮二氧化碳儲能系統中還有低壓儲氣罐用來存儲低壓二氧化碳。而低壓罐的存在，在儲能過程中，會導致在壓縮過程中壓縮比持續升高，導致壓縮耗功持續增加，當供給功無法達到壓縮耗功的時候，壓縮過程就會停止工作，從而儲能系統無法達到調節能力；在釋能過程中，會導致膨脹機膨脹比逐漸減少。從而膨脹功逐漸減少，無法帶動發電機發電，儲能系統停止工作。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明旨在提出一種溫壓協同控制的水上光伏耦合壓縮二氧化碳儲能系統和方法，利用水上光伏下部空余位置安裝儲氣裝置，并且將裝有儲氣裝置的水上光伏區域分為低壓儲氣區和高壓儲氣區，根據壓比和功率的關系，以及壓縮機、膨脹機進口氣體溫度和其功率的關系，選擇合適高低壓儲氣裝置進行匹配，以及增加儲熱區，選擇儲熱區中合適的冷卻水和加熱水的流量，共同完成對光伏上網功率的平滑處理。同時，本發明將水上光伏和儲能系統進行一體化耦合，解決了由于水上光伏接入陸地儲能系統造成的能量損失問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下所述：

在本發明的第一方面，提供一種溫壓協同控制的水上光伏耦合壓縮二氧化碳儲能系統，包括低壓儲氣區、高壓儲氣區、換熱器、壓縮機和膨脹機；

所述低壓儲氣區、壓縮機、高壓儲氣區和膨脹機依次連接；壓縮機和膨脹機分別與換熱器相連，在換熱器中二氧化碳與水體進行換熱以調節二氧化碳的溫度；低壓儲氣區由多組低壓儲氣裝置并聯組成；高壓儲氣區由多組高壓儲氣裝置并聯組成。

在本發明的第二方面，提供一種溫壓協同控制的水上光伏耦合壓縮二氧化碳儲能方法，包括：

（1）儲能過程

首先根據公式以及此時電網多余的電量，并且根據儲能周期的時長和壓縮機的壓縮比，在低壓儲氣區和高壓儲氣區分別選擇合適的低、高壓儲氣裝置，使得高壓儲氣裝置內的壓力和低壓儲氣裝置內的壓力比值為，此時壓縮機開始工作，將低壓儲氣裝置內的二氧化碳壓縮至高壓儲氣裝置內；