[發明專利]一種配備電熱儲能的光伏發電系統及運行方法

在審

• 申請號: 202110583023.X
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113187680A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 李紅智;高煒;姚明宇;李晨照;楊玉;楊浦
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F03G6/00
• 分類號: F03G6/00;F01K3/00;F01K25/10;H02S10/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種配備電熱儲能的光伏發電系統及運行方法，該系統包括超臨界CO₂布雷頓循環發電系統、跨臨界CO₂熱泵系統、儲冷及冷卻系統、電熱及熔鹽儲熱系統、光伏發電系統。該系統將光伏發電系統與電熱儲能系統、超臨界CO₂布雷頓循環發電系統結合起來，采用部分廉價且技術成熟度相對較高的光伏發電系統，再結合熱能儲存以及熱力發電系統作為光伏發電的調節及補充供電系統，則既可以維持比較低的發電系統投資成本，又可以實現電力輸出的穩定性，同時，還采用了熱泵技術，將光伏發電系統及超臨界CO₂布雷頓循環發電系統所釋放的熱量回收，進一步提高了綜合整體發電效率。

技術領域

本發明涉及一種發電系統，具體涉及一種配備電熱儲能的光伏發電系統及運行方法。

背景技術

在能源匱乏及環境危機的大背景下，提高能源利用率日益受到人們的重視。太陽能是一種取之不盡用之不竭的清潔能源，在當前階段，太陽能光伏的技術相對成熟，應用較為光伏，但其儲能難以解決。但是光伏發電系統難以儲能，目前較為成熟的光伏儲能配套方式仍然是電池儲能，但電池儲能的造價始終太高，同時難以避免引發火災等事故，對于發電廠這樣功率等級的大規模儲能需求，各種類型的電池儲能目前都難以推廣。另外，光伏發電的理論效率雖然高，但是太陽能光伏板的效率隨著溫度的升高而直線下降，因此太陽能光伏板必須進行冷卻。與此同時，電熱儲能則是一個更好的儲能方式，一般的電熱儲能是聯合熱泵循環，以及低溫發電循環。首先利用多余的電能驅動熱泵，從空氣或者江河水中吸收低溫熱量，經過泵的增溫增壓提高熱量的品質，然后將其儲存，等到需要用電時將熱量釋放給低溫發電循環裝置，低溫發電循環裝置吸收熱量后發電。

另一方面，目前在眾多熱力循環當中，超臨界布雷頓循環是一種最有優勢的循環形式。新型超臨界工質(二氧化碳、氦氣和氧化二氮等)具有能量密度大，傳熱效率高，系統簡單等先天優勢，可以大幅提高熱功轉換效率，減小設備體積，具有很高的經濟性。超臨界布雷頓循環可以作為熱能轉化為電能過程中的理想發電系統。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于在維持較低投資成本的前提下實現太陽能發電的儲能，提出了一種配備電熱儲能的光伏發電系統及運行方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種配備電熱儲能的光伏發電系統包括超臨界CO₂布雷頓循環發電系統、跨臨界CO₂熱泵系統、儲冷及冷卻系統、電熱及熔鹽儲熱系統、光伏發電系統；

所述超臨界CO₂布雷頓循環發電系統包括熔鹽換熱器1-1、CO₂透平1-2、高溫回熱器1-3、低溫回熱器1-4、再壓縮機1-5、預冷器1-6和主壓縮機1-7，熔鹽換熱器1-1的CO₂側出口與CO₂透平1-2的入口相連通，CO₂透平1-2的出口與高溫回熱器1-3的熱側入口相連通，高溫回熱器1-3的熱側出口與低溫回熱器1-4熱側入口相連通，低溫回熱器1-4的熱側出口分為兩路，一路與再壓縮機1-5的入口相連通，另一路與預冷器1-6的熱側入口相連通，預冷器1-6的熱側出口與主壓縮機1-7的入口相連通，主壓縮機1-7的出口與低溫回熱器1-4的冷側入口相連通，低溫回熱器1-4的冷側出口與再壓縮機1-5的出口匯合后與高溫回熱器1-3的側卻入口相連通，高溫回熱器1-3的冷側出口與熔鹽換熱器1-1的CO₂側入口相連通；