[發明專利]一種超臨界二氧化碳發電同軸一體設備及置換式儲能方法

在審

• 申請號: 202110536567.0
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113187573A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 李凱倫;李紅智;姚明宇;張一帆;楊浦;蔣世希;張旭偉;張天宇
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01D15/10;F01D15/08;F01D17/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

1.一種超臨界二氧化碳發電同軸一體設備，其特征在于，包括透平(1)、壓縮機(3)及啟發一體電機(5)，所述透平(1)、壓縮機(3)及啟發一體電機(5)為同軸一體布置方式，所述透平(1)與壓縮機(3)之間布置超速離合器(2)，壓縮機(3)與啟發一體電機(5)之間布置變速箱(4)，其中啟發一體電機(5)在啟動階段起到電動機作用，運行階段作為發電機進行發電；

所述透平(1)的高壓側與壓縮機(3)高壓側上連接高壓儲存回路設備；

所述透平(1)的低壓側與壓縮機(3)低壓側連接低壓儲存回路各設備。

2.根據權利要求1所述的一種超臨界二氧化碳發電同軸一體設備，其特征在于，所述透平(1)高壓側與壓縮機(3)高壓側面對面布置。

3.根據權利要求1所述的一種超臨界二氧化碳發電同軸一體設備，其特征在于，機組啟動階段，當透平(1)轉速低于壓縮機(3)轉速時，超速離合器(2)脫開；機組運行階段，當透平(1)轉速高于壓縮機(3)轉速時，超速離合器(2)嚙合；所述超速離合器(2)能夠承受軸向推力。

4.根據權利要求1所述的一種超臨界二氧化碳發電同軸一體設備，其特征在于，所述高壓儲存回路設備包括依次相連的高壓存儲回路入口調節閥(8)、高壓存儲回路入口逆止閥(9)、高壓存儲回路冷卻器(10)、高壓存儲回路液態儲罐(11)、高壓存儲回路出口加熱器(12)、高壓存儲回路出口逆止閥(13)和高壓存儲回路出口調節閥(14)，所述高壓存儲回路入口調節閥(8)的入口與壓縮機(3)的高壓側連接，高壓存儲回路出口調節閥(14)的出口與透平(1)的高壓側連接，高壓存儲回路入口調節閥(8)的入口與高壓存儲回路出口調節閥(14)的出口之間直接連接有主回路加熱器(6)。

5.根據權利要求1所述的一種超臨界二氧化碳發電同軸一體設備，其特征在于，所述低壓儲存回路各設備包括依次連接的低壓存儲回路入口調節閥(15)、低壓存儲回路入口逆止閥(16)、低壓存儲回路冷卻器(17)、低壓存儲回路液態儲罐(18)、低壓存儲回路出口加熱器(19)、低壓存儲回路出口逆止閥(20)和低壓存儲回路出口調節閥(21)，所述低壓儲存回路各設備與主回路冷卻器(7)并聯布置。

6.基于權利要求1-5所述的任一項一種超臨界二氧化碳發電同軸一體設備的置換式儲能方法，其特征在于，包括以下步驟；

低電價時段或需要降低發電負荷時，依次打開低壓存儲回路出口加熱器(19)、低壓存儲回路出口調節閥(21)、高壓存儲回路入口調節閥(8)、及高壓存儲回路冷卻器(10)，降低主回路加熱器(6)功率，同時降低啟發一體電機(5)發電負荷，保持透平(1)、壓縮機(3)及發啟發一體電機(5)轉速恒定，將低壓存儲回路液態儲罐(18)提升壓力后儲存在高壓存儲回路液態儲罐(11)中；

高電價時段或需要提高發電負荷時，依次打開高壓存儲回路出口加熱器(12)、高壓存儲回路出口調節閥(14)、低壓存儲回路入口調節閥(15)、及低壓存儲回路冷卻器(17)，提高主回路加熱器(6)功率，同時提高啟發一體電機(5)發電負荷，保持透平(1)、壓縮機(3)及啟發一體電機(5)轉速恒定，將存儲在高壓存儲回路液態儲罐(11)通過主回路做功后泄放至低壓存儲回路液態儲罐(18)中；

啟發一體電機(5)設置變頻器調速系統，啟動階段采用變頻器軟啟動，當透平(1)轉速高于壓縮機(3)轉速時，超速離合器(2)處于嚙合狀態，變頻器退出，機組進入正常運行階段，由透平(1)帶動壓縮機(3)及啟發一體電機(5)做功，從而降低了壓縮機(3)驅動電機及變頻調速系統能量損耗。