[发明专利]基于压缩超临界CO2

说明书

本发明公开了属于太阳能节能优化领域的一种基于压缩超临界COsubgt;2/subgt;气体蓄能的塔式太阳能热发电系统。该系统包括一级压缩机、二级压缩机、三级压缩机、1号预冷器、2号预冷器、高温回热器、低温回热器、S‑COsubgt;2/subgt;透平、外补燃装置、塔式太阳能镜场、聚光塔、吸热器、加热器、储气罐、充气罐以及储热装置。本发明提出在太阳能热发电站中将超临界COsubgt;2/subgt;布雷顿循环与压缩气体蓄能有机的结合在一起，经过三级压缩，中间冷却，将COsubgt;2/subgt;气体压缩进一台储气罐中供夜间使用，同时利用储压的方式蓄能和补燃的方式加热，巧妙解决了太阳能昼夜分布不均的问题，使系统能够达到持续发电的状态，实现了清洁能源利用、年发电量增加的双重效果，节能收益效果显著。

技术领域

本发明属于太阳能节能优化领域，特别涉及一种基于压缩超临界CO₂气体蓄能的塔式太阳能热发电系统。

背景技术

随着化石能源的枯竭，能源问题日益受到人们的关注。提高能源利用效率以及寻找和利用可再生能源以及新能源如太阳能、生物能、核电等具有重要意义。太阳能热发电技术越来越受到人们的关注，与太阳能光电技术相比其优势在于高温时热效率高，同时便于采用较为廉价的蓄热技术来储能。

目前，朗肯循环仍是热力发电的主要形式，而与之相比S-CO₂布雷顿循环由于其更高的热效率和更小的设备体积被看作是下一代火电、核电、太阳能热发电等系统中最具潜力的形式。在热力发电的多种循环中，超临界二氧化碳布雷顿循环(S-CO₂)是一种热效率高并且可使设备更加紧凑的循环，但较高的透平入口温度对蓄热技术提出了较高的要求。同时，压缩空气蓄能系统是一种能够实现大容量和长时间电能储存的电力储能系统，这无疑给超临界二氧化碳布雷顿循环的储能系统提供了一个新思路。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于压缩超临界CO₂气体蓄能的塔式太阳能热发电系统，该系统包括一级压缩机、二级压缩机、三级压缩机、1号预冷器、2号预冷器、高温回热器、低温回热器、S-CO₂透平、外补燃装置、塔式太阳能镜场、聚光塔、吸热器、加热器、储气罐、充气罐以及储热装置；其特征在于：一级压缩机16、二级压缩机15、三级压缩机11与S-CO₂透平8串联；一级压缩机16的进气口与1号预冷器9和三通阀18串联后分别连接低温回热器17出口和二级压缩机15的进气口；一级压缩机16出气口连接低温回热器17上进气口；二级压缩机15的出气口分别连接2号预冷器10和高温回热器4与低温回热器17的公共节点上；高温回热器4的下出口与低温回热器17的下进气口连接；高温回热器4的上进气口通过第六阀门23与S-CO₂透平8出口连接，高温回热器4的上出气口与加热器5上管道、调节阀24、外补燃装置7和S-CO₂透平8串联；加热器5下管道与塔式太阳能吸热器6并联；2号预冷器10通过进气阀19与三级压缩机11的进气口连接，三级压缩机11的出气口通过出气阀20与储热装置12连接；储热装置12还分别连接第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第四阀门21和调节阀24与外补燃装置7的公共节点；储热装置12通过第一阀门1、第四阀门21与储气罐13连接，通过第三阀门3与S-CO₂透平8连接，通过第二阀门2与充气罐14、第五阀门22及三通阀18串联。