CN110593970A - 超临界二氧化碳循环发电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超临界二氧化碳循环发电系统及方法，包括发电机组件和与发电机组件连接的循环组件，循环组件包括依次连接的第一冷却单元、压缩单元、第一加热单元和透平单元，压缩单元包括至少两个压缩机和至少一个第二冷却单元，相邻的压缩机通过第二冷却单元连接，第一个压缩机与第一个冷却单元连接，最后一个压缩机与第一加热单元连接，冷却单元用于冷却进入压缩机内的二氧化碳，以使进入各压缩机的二氧化碳具有相同的温度，透平单元与发电机组件连接，透平单元还与第一冷却单元连接，以使第一加热单元加热后的二氧化碳经透平单元做功排至第一冷却单元。本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统，扩大了循环的回热范围，提高了循环热效率。

Description

超临界二氧化碳循环发电系统及方法

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种超临界二氧化碳循环发电系统及方法。

背景技术

目前，社会的发展面临着能源和环境两大难题，面对制约发展的瓶颈，亟需开发新型清洁能源，提高能源的利用效率。超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术，具有不污染环境，热效率高，经济性好等特点，且可与现有的多种热源系统结合应用，被视为未来发电极具前景的方向之一。

现有技术中超临界二氧化碳布雷顿再压缩循环发电系统包括加热器、透平机、高低温回热器、主压缩机、再压缩机、冷却器和发电机。高压的工质在加热器中吸收热源的热量，温度升高，温度升高后的工质进入透平机做功，压力降至略高于临界压力值，温度有所下降，膨胀过后的二氧化碳流体先进入高温回热器进行放热，之后进入低温回热器进行放热，随后，一部分二氧化碳流体直接进入再压缩机被压缩，另一部分二氧化碳流体则先经冷却器冷却后再进入主压缩机被压缩，然后，经低温回热器加热到与直接被再压缩机压缩的流体混合，再一起流经高温回热器，最后进入加热器吸热形成闭合布雷顿循环。

然而，由于二氧化碳在压缩过程中，吸收压缩机工作时产生的热量，温度和压力都有一定程度的升高，而温度的升高不利于压力的升高，温度越高的气体越难压缩，增加压缩机的功耗；在二氧化碳膨胀过程中，释放热量转为透平的动能，温度和压力都有一定的降低，而温度降低不利于透平机做功，降低透平的做功输出，因此，整体循环发电系统的循环热效率低。

发明内容

本发明提供一种超临界二氧化碳循环发电系统及方法，以解决现有超临界二氧化碳循环发电系统循环热效率低的问题。

循环组件包括依次连接的第一冷却单元、压缩单元、第一加热单元和透平单元；

压缩单元包括至少两个压缩机和至少一个第二冷却单元，相邻的压缩机通过第二冷却单元连接，第一个压缩机与第一冷却单元连接，最后一个压缩机与第一加热单元连接，冷却单元用于冷却进入压缩机内的二氧化碳，以使进入各压缩机的二氧化碳具有相同的温度；

透平单元与发电组件连接，透平单元还与第一冷却单元连接，以使第一加热单元加热后的二氧化碳经透平单元做功排至第一冷却单元。

作为一种可选的方式，本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统，透平单元包括至少两个透平机和至少一个第二加热单元，相邻的透平机通过第二加热单元连接，第一个透平机与第一加热单元连接，最后一个透平机与第一冷却单元连接，第二加热单元用于加热进入透平机内的二氧化碳，以使进入各透平机的二氧化碳具有相同的温度。

作为一种可选的方式，本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统，循环组件还包括第三冷却单元和与第三冷却单元连接的回热单元，第三冷却单元与最后一个压缩机连接，回热单元与第一加热单元连接。

作为一种可选的方式，本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统，回热单元还连接在最后一个透平机与第一冷却单元之间。

作为一种可选的方式，本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统，回热单元具有相互独立的第一回热通道和第二回热通道，第一加热单元和第三冷却单元与第一回热通道连接，透平机和第一冷却单元与第二回热通道连接。

作为一种可选的方式，本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统，各压缩机的压缩比相同。

作为一种可选的方式，本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统，各透平机的膨胀比相同。

作为一种可选的方式，本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统，压缩机为轴流式压缩机或径流式压缩机。

作为一种可选的方式，本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统，透平机为轴流式透平机或径流式透平机。

本发明提供一种超临界二氧化碳循环发电的方法，采用上述超临界二氧化碳循环发电系统，方法包括：第一冷却单元冷却进入第一冷却单元的二氧化碳，并将冷却后的二氧化碳输送至压缩单元；

压缩单元中的至少两个压缩机分别为冷却后的二氧化碳增压，并将增压后的二氧化碳输送至第一加热单元，其中，各压缩机为冷却后的二氧化碳增压后通过冷却单元冷却进入下一个压缩机内的二氧化碳，以使进入各压缩机的二氧化碳具有相同的温度；

第一加热单元加热增压后的二氧化碳，并将加热后的二氧化碳输送至透平单元；

透平单元做功产生携带废热的二氧化碳，并将携带废热的二氧化碳输送至第一冷却单元。

本发明实施例提供的超临界二氧化碳循环发电系统及方法，通过设置发电机组件和与发电机组件连接的循环组件，循环组件包括依次连接的第一冷却单元、压缩单元、第一加热单元和透平单元，压缩单元包括至少两个压缩机和至少一个第二冷却单元，相邻的压缩机通过第二冷却单元连接，第一个压缩机与第一个冷却单元连接，最后一个压缩机与第一加热单元连接，冷却单元用于冷却进入压缩机内的二氧化碳，以使进入各压缩机的二氧化碳具有相同的温度，透平单元与发电机组件连接，透平单元还与第一冷却单元连接，以使第一加热单元加热后的二氧化碳经透平单元做功排至第一冷却单元。本发明实施例提供的超临界二氧化碳循环发电系统及方法，通过在压缩单元中设置至少一个第二冷却单元，将压缩过程和冷却过程分开，时刻保证压缩机的入口是一个定温状态，实现等温压缩，等温压缩后二氧化碳的温度较低，透平单元做功后二氧化碳废热温度较高，因此，扩大了循环的回热范围，从而提高了循环热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统一实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统另一实施例的结构示意图；

图3为本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统另一实施例的结构示意图；

图4为本发明提供的超临界二氧化碳循环发电方法一实施例的流程图。

附图标记说明：

1-发电组件；

2-循环组件；

20-第一冷却单元；

21-压缩单元；

211-压缩机；

212-第二冷却单元；

22-第一加热单元；

23-透平单元；

231-透平机；

232-第二加热单元；

24-第三冷却单元；

25-回热单元；

251-第一回热通道；

252-第二回热通道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

超临界二氧化碳是指温度和压力分别高于临界温度31.1℃和临界压力7.38MPa的二氧化碳流体。

超临界二氧化碳循环发电系统是一种以超临界二氧化碳为循环工质，一般经压缩、加热、膨胀后，将热能有效地转换为机械能，再经过发电机将机械能转化为电能的过程，可以应用于核能、太阳能、工业余热等相关领域，与传统发电行业相比，具有效率高、功率密度大、体积小等优势，具有良好的应用前景。

而现有技术中超临界二氧化碳布雷顿再压缩循环发电系统包括加热器、透平机、高低温回热器、主压缩机、再压缩机、冷却器和发电机。高压的工质在加热器中吸收热源的热量，温度升高，温度升高后的工质进入透平机做功，压力降至略高于临界压力值，温度有所下降，膨胀过后的二氧化碳流体先进入高温回热器进行放热，之后进入低温回热器进行放热，随后，一部分二氧化碳流体直接进入再压缩机被压缩，另一部分二氧化碳流体则先经冷却器冷却后再进入主压缩机被压缩，然后，经低温回热器加热到与直接被再压缩机压缩的流体混合，再一起流经高温回热器，最后进入加热器吸热形成闭合布雷顿循环。但是，由于二氧化碳在压缩过程中，吸收压缩机工作时产生的热量，温度和压力都有一定程度的升高，而温度的升高不利于压力的升高，温度越高的气体越难压缩，增加压缩机的功耗；在二氧化碳膨胀过程中，释放热量转为透平的动能，温度和压力都有一定的降低，而温度降低不利于膨胀机做功，降低透平的做功输出，因此，整体循环系统的循环热效率低。

为了解决上述问题，本发明提供一种超临界二氧化碳循环发电系统及方法，通过设置发电机组件和与发电机组件连接的循环组件，循环组件包括依次连接的第一冷却单元、压缩单元、第一加热单元和透平单元，压缩单元包括至少两个压缩机和至少一个第二冷却单元，相邻的压缩机通过第二冷却单元连接，第一个压缩机与第一个冷却单元连接，最后一个压缩机与第一加热单元连接，冷却单元用于冷却进入压缩机内的二氧化碳，以使进入各压缩机的二氧化碳具有相同的温度，透平单元与发电机组件连接，透平单元还与第一冷却单元连接，以使第一加热单元加热后的二氧化碳经透平单元做功排至第一冷却单元。本实施例提供的超临界二氧化碳循环发电系统，通过在压缩单元中设置至少一个第二冷却单元，将压缩过程和冷却过程分开，时刻保证压缩机的入口是一个定温状态，实现等温压缩，等温压缩后二氧化碳的温度较低，透平单元做功后二氧化碳废热温度较高，因此，减小了压缩单元的功耗，扩大了循环的回热范围，从而提高了循环热效率。

图1为本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统一实施例的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供一种超临界二氧化碳循环发电系统，包括发电组件1和与发电组件1连接的循环组件2。

循环组件2包括依次连接的第一冷却单元20、压缩单元21、第一加热单元22和透平单元23；

压缩单元21包括至少两个压缩机211和至少一个第二冷却单元212，相邻的压缩机211通过第二冷却单元212连接，第一个压缩机211与第一冷却单元20连接，最后一个压缩机211与第一加热单元22连接，冷却单元用于冷却进入压缩机211内的二氧化碳，以使进入各压缩机211的二氧化碳具有相同的温度；

透平单元23与发电组件1连接，透平单元23还与第一冷却单元20连接，以使第一加热单元22加热后的二氧化碳经透平单元23做功排至第一冷却单元20。

在具体实现时，在二氧化碳压缩过程中，压缩机211工作时会产生热量，二氧化碳的温度和压力都会有一定程度的升高，而温度的升高不利于压力的升高，温度越高的气体越难压缩，从而增加压缩机211的功耗，因此，为了在压缩过程中，降低二氧化碳的温度，在相邻的压缩机211之间通过第二冷却单元212连接，压缩机211压缩后排出的二氧化碳温度升高，而经第二冷却单元212可以降低二氧化碳的温度，使进入下一级压缩机211的二氧化碳的温度与进入前面各级压缩机211的温度相同，从而实现等温压缩的目的，使进入各级压缩机211的二氧化碳压缩时，二氧化碳的温度较低，便于压缩，减小压缩机211的功耗。

需要说明的是，第一冷却单元20和第二冷却单元212均可为冷却器，例如，可以是间壁式冷却器、喷淋式冷却器、夹套式冷却器和蛇管式冷却器、板式冷却器、列管式冷却器等，对此，本发明实施例不作限制。

压缩机211是一种将低压工质提升为高压工质的从动的流体机械，在本发明实施中，压缩机211可以是轴流式压缩，也可以是径流式压缩机211，或者其他形式的压缩机211，对此，本发明实施例不作限制。

具体的，透平单元23主要包括透平机231，其中，透平机231的工作原理为：透平机231是将流体介质中蕴有的能力与机械能相互转换的机器，又称涡轮、涡轮机或透平机，透平中的最主要的部件是一个旋转元件，即转子或称为叶轮，它安装在透平轴上，具有沿圆周均匀排列的叶片。流体所具有的能量在流动中，经过喷嘴或蜗壳时转换成动能，流过叶轮时流体冲击叶片，推动叶轮转动，从而驱动透平轴旋转，透平轴直接或经传动机构带动其他机械转动，输出机械功。

其中，透平机231可以是轴流式透平机231，也可以是径流式透平机231，或者其他形式的透平机231，对此，本发明实施例不做限制。

在本实施例中，循环中的二氧化碳经过第一冷却单元20冷却后，使温度达到二用化碳的临界点附近，依次经过一级压缩机211对二氧化碳进行压缩，再经过第二冷却单元212对压缩后的二氧化碳进行冷却，使二氧化碳的温度达到二氧化碳的临界点附近，再进入二级压缩机211继续进行循环压缩，再次通过第二冷却单元212对通过二级压缩机211的二氧化碳进行冷却，使其温度达到二氧化碳的临界点附近…依次完成二氧化碳的N级压缩，通过在相邻压缩机211之间连接第二冷却单元212，达到等温压缩，使进入各压缩机211的二氧化碳的温度相同，即温度均达到二氧化碳的临界点附近，最后一级压缩机211与第一加热单元22连接，经过压缩后的二氧化碳进入第一加热单元22后吸收热量，使二氧化碳的温度达到透平单元23正常工作的温度，(例如，温度为500℃以上，)高温高压的二氧化碳进入透平单元23进行膨胀做功，将二氧化碳吸收的热量全部转化为透平的动能。透平单元23的做功主要是二氧化碳具有的能量在流动中，流过透平机231中叶轮的叶片时流体冲击叶片，推动叶轮转动，从而驱动透平轴转动，而发电组件1与透平单元23连接，发电组件1中的发电机与涡轮同轴，即发电机安装在透平轴上，当透平轴转动时，透平轴带动发电机转动发电，即机械能转化为电能。同时，透平单元23还与第一冷却单元20连接，经透平单元23膨胀做功后携带废热的二氧化碳进入第一冷却单位，第一冷却单元20对携带废热的二氧化碳进行冷却，进入下一个循环，从而实现超临界二氧化碳的循环发电。

本发明实施例提供的超临界二氧化碳循环发电系统，通过设置发电组件和与发电组件连接的循环组件，循环组件包括依次连接的第一冷却单元、压缩单元、第一加热单元和透平单元，压缩单元包括至少两个和至少一个第二冷却单元，相邻的通过第二冷却单元连接，第一个与第一个冷却单元连接，最后一个与第一加热单元连接，冷却单元用于冷却进入内的二氧化碳，以使进入各的二氧化碳具有相同的温度，透平单元与发电机组件连接，透平单元还与第一冷却单元连接，以使第一加热单元加热后的二氧化碳经透平单元做功排至第一冷却单元。本实施例提供的超临界二氧化碳循环发电系统，通过在压缩单元中设置至少一个第二冷却单元，将压缩过程和冷却过程分开，时刻保证的入口是一个定温状态，实现等温压缩，等温压缩后二氧化碳的温度较低，透平单元做功后二氧化碳废热温度较高，因此，减小了压缩机的功耗，扩大了循环的回热范围，从而提高了循环热效率。

图2为本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统另一实施例的结构示意图。如图2所示，可选的，透平单元23包括至少两个透平机231和至少一个第二加热单元232，相邻的透平机231通过第二加热单元232连接，第一个透平机231与第一加热单元22连接，最后一个透平机231与第一冷却单元20连接，第二加热单元232用于加热进入透平机231内的二氧化碳，以使进入各透平机231的二氧化碳具有相同的温度。

具体的，二氧化碳在膨胀过程中，释放的热量转化为透平的动能，温度和压力都有一定的降低，但温度的降低不利于膨胀做功，因此，为了实现透平做功的最大能力，各相邻的两个透平机231之间通过第二加热单元232连接，使二氧化碳在膨胀做功过程中，压缩后的二氧化碳先进入第一加热单元22吸热，使二氧化碳达到透平机231的正常工作温度，吸热后的二氧化碳在一级透平机231中进行膨胀做功，一级膨胀做功后携带废热的二氧化碳进入第二加热单元232，二氧化碳吸收热量达到与一级透平机231入口处相同的温度，再次进入二级透平机231膨胀做功，依次实现二氧化碳的N级等温膨胀做功的目的，提高透平的做功输出，且等温膨胀过程后携带废热的二氧化碳的温度较高，扩大了整个循环系统的回热范围，从而进一步提高了循环热效率。

需要说明的是，第二加热单元232可以是加热器，例如，FAG感应加热器或空气电加热器等，也可以是核能、太阳能、工业余热、地热等热源装置，对此，本发明实施例不做限制。

图3为本发明提供的超临界二氧化碳循环发电系统另一实施例的结构示意图。如图3所示，可选的，循环组件2还包括第三冷却单元24和与第三冷却单元24连接的回热单元25，第三冷却单元24与最后一个压缩机211连接，回热单元25与第一加热单元22连接。

具体的，最后一个压缩机211连接第三冷却单元24，对压缩后的二氧化碳进行冷却，扩大循环的回热范围，从而提高循环的热效率。

需要说明的是，第三冷却单元24为冷却器，例如，可以是间壁式冷却器、喷淋式冷却器、夹套式冷却器和蛇管式冷却器、板式冷却器、列管式冷却器等，对此，本发明实施例不作限制。

回热单元25为可以是回热器，例如，可以是贴附式回热器、套管式回热器、管壳式回热器、印刷电路板式换热器等，对此，本发明实施例不作限制。

同时，第三冷却单元24还与回热单元25连接，回热单元25可以是回热器，二氧化碳经过回热单元25吸收一部分热量使温度升高，再经过第一加热单元22进一步吸热达到透平单元23的正常工作温度。

可选的，回热单元25还连接在最后一个透平机231与第一冷却单元20之间。

具体的，经N级透平排放的携带废热的二氧化碳进入回热单元25，回热单元25加热来自透平机231的二氧化碳，进一步扩大循环的回热范围，然后再进入第一冷却单元20。

可选的，回热单元25具有相互独立的第一回热通道251和第二回热通道252，第一加热单元22和第三冷却单元24与第一回热通道251连接，透平机231和第一冷却单元20与第二回热通道252连接。

具体的，第三冷却单元24与第一回热通道251的入口连接，第一回热通道251的出口与第一加热单元22连接，最后一个透平机231与第二回热通道252的入口连接，第二回热通道252的出口与第一冷却单元20连接，由于等温压缩过程后二氧化碳的温度较低，作为回热单元25第一回热通道251的入口温度，等温膨胀过程后二氧化碳废热温度较高，作为回热单元25第二回热单元25的入口温度，等压加热和等压放热全部在回热器中进行，循环只在等温压缩和等温膨胀中与外界有热量交换，消除了温差传热的不可逆因素，能够有效避免回热器的夹点问题。

可选的，各压缩机211的压缩比相同。

需要说明的是，压缩比表示气体的压缩程度，是指气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比。具体的，各压缩机211的压缩比可以相同，当各压缩机211的压缩比相同时，压缩单元的功耗最小，当然，各压缩机211的压缩比也可以不相同，对此，本发明实施例不作限制。

可选的，各透平机231的膨胀比相同。

需要说明的是，膨胀比是指在等压加热循环中，等压加热后的体积与等压加热前体积的比值，膨胀比可以表征透平工质做功的完全程度。具体的，各透平机231的膨胀比可以相同，当各透平机231的膨胀比相同时，透平工质做功完全程度更高，当然，各透平机231的膨胀比也可以不相同，对此，本发明实施例不作限制。

本发明实施例提供的超临界二氧化碳循环发电系统，通过设置发电机组件和与发电机组件连接的循环组件，循环组件包括依次连接的第一冷却单元、压缩单元、第一加热单元和透平单元，压缩单元包括至少两个和至少一个第二冷却单元，相邻的通过第二冷却单元连接，第一个与第一个冷却单元连接，最后一个与第一加热单元连接，冷却单元用于冷却进入内的二氧化碳，以使进入各的二氧化碳具有相同的温度，透平单元与发电机组件连接，透平单元还与第一冷却单元连接，以使第一加热单元加热后的二氧化碳经透平单元做功排至第一冷却单元。本实施例提供的超临界二氧化碳循环发电系统，通过在压缩单元中设置至少一个第二冷却单元，将压缩过程和冷却过程分开，时刻保证的入口是一个定温状态，实现等温压缩，等温压缩后二氧化碳的温度较低，透平单元做功后二氧化碳废热温度较高，因此，减小了压缩机的功耗，扩大了循环的回热范围，从而提高了循环热效率。

本发明实施例还提供了一种超临界二氧化碳循环发电的方法，图4为本发明提供的超临界二氧化碳循环发电方法一实施例的流程图。如图4所示，本实施例提供的超临界二氧化碳循环发电的方法，采用上述实施例提供的超临界二氧化碳循环发电系统，可以包括：

S101、第一冷却单元20冷却进入第一冷却单元20的二氧化碳，并将冷却后的二氧化碳输送至压缩单元21。

具体的，第一冷却单元20将二氧化碳冷却至二氧化碳的临界点附近，即二氧化碳的温度高于31.1℃，且压力高于7.38MPa时，则为超临界二氧化碳。

S102、压缩单元21中的至少两个压缩机211分别为冷却后的二氧化碳增压，并将增压后的二氧化碳输送至第一加热单元22，其中，各压缩机211为冷却后的二氧化碳增压后通过冷却单元冷却进入下一个压缩机211内的二氧化碳，以使进入各压缩机211的二氧化碳具有相同的温度。

具体的，每一个压缩机211将二氧化碳压缩后，对增压后的二氧化碳在冷却器中进行冷却，再送入下一个压缩机211进行压缩，因此，进入各压缩机211的二氧化碳的温度相同，达到等温压缩的状态，从而实现压缩过程中的功耗最小。

S103、第一加热单元22加热增压后的二氧化碳，并将加热后的二氧化碳输送至透平单元23。

具体的，第一加热单元22对压缩后的二氧化碳进行加热，将二氧化碳的温度提高至透平机231能够正常工作的温度，一般透平机231正常工作的温度为500℃以上。

S104、透平单元23做功产生携带废热的二氧化碳，并将携带废热的二氧化碳输送至第一冷却单元20。

在具体实施时，第一冷却单元20将进入第一冷却单元20的二氧化碳冷却至临界值附近，冷却后的二氧化碳进入压缩单元21中的第一个压缩机211，第一个压缩机211对冷却后的二氧化碳进行压缩，压缩后的二氧化碳压力增大，温度升高，第二冷却单元212将进入第二冷却单元212的压缩后的二氧化碳进行冷却，冷却至与进入第一个压缩机211时的二氧化碳的温度相等，冷却后的二氧化碳进入第二个压缩机211进行压缩，依次完成对二氧化碳压缩-冷却-压缩-冷却…压缩，进而实现等温压缩，并将压缩增压后的二氧化碳输送至第一加热单元22，第一加热单元22加热增压后的二氧化碳，并将加热后的二氧化碳输送至透平单元23，透平单元23将二氧化碳的热量转化为动能，动能使透平单元23中的透平轴转动，发电机位于透平轴上，因此，当透平单元23做功使透平轴转动，透平轴带动发电机转动发电，同时，透平单元23做功产生携带废热的二氧化碳，并将携带废热的二氧化碳输送至第一冷却单元20，从而形成超临界二氧化碳的循环发电。

本实施例提供的超临界二氧化碳循环发电的方法，包括：第一冷却单元冷却进入第一冷却单元的二氧化碳，并将冷却后的二氧化碳输送至压缩单元，压缩单元中的至少两个分别为冷却后的二氧化碳增压，并将增压后的二氧化碳输送至第一加热单元，其中，各为冷却后的二氧化碳增压后通过冷却单元冷却进入下一个内的二氧化碳，以使进入各的二氧化碳具有相同的温度，第一加热单元加热增压后的二氧化碳，并将加热后的二氧化碳输送至透平单元，透平单元做功产生携带废热的二氧化碳，并将携带废热的二氧化碳输送至第一冷却单元。本实施例通过在压缩单元中设置第二冷却单元，减小了压缩单元的功耗，扩大了循环的回热范围，提高了循环热效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，包括发电组件和与所述发电组件连接的循环组件；

所述循环组件包括依次连接的第一冷却单元、压缩单元、第一加热单元和透平单元；

所述压缩单元包括至少两个压缩机和至少一个第二冷却单元，相邻的所述压缩机通过所述第二冷却单元连接，第一个所述压缩机与所述第一冷却单元连接，最后一个所述压缩机与所述第一加热单元连接，所述冷却单元用于冷却进入所述压缩机内的二氧化碳，以使进入各所述压缩机的二氧化碳具有相同的温度；

所述透平单元与所述发电组件连接，所述透平单元还与所述第一冷却单元连接，以使所述第一加热单元加热后的二氧化碳经所述透平单元做功排至所述第一冷却单元。

2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，所述透平单元包括至少两个透平机和至少一个第二加热单元，相邻的所述透平机通过所述第二加热单元连接，第一个所述透平机与所述第一加热单元连接，最后一个所述透平机与所述第一冷却单元连接，所述第二加热单元用于加热进入所述透平机内的二氧化碳，以使进入各所述透平机的二氧化碳具有相同的温度。

3.根据权利要求1或2所述的超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，所述循环组件还包括第三冷却单元和与所述第三冷却单元连接的回热单元，所述第三冷却单元与最后一个所述压缩机连接，所述回热单元与所述第一加热单元连接。

4.根据权利要求3所述的超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，所述回热单元还连接在最后一个所述透平机与所述第一冷却单元之间。

5.根据权利要求4所述的超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，所述回热单元具有相互独立的第一回热通道和第二回热通道，所述第一加热单元和所述第三冷却单元与所述第一回热通道连接，所述透平机和所述第一冷却单元与所述第二回热通道连接。

6.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，各所述压缩机的压缩比相同。

7.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，各所述透平机的膨胀比相同。

8.根据权利要求6所述的超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，所述压缩机为轴流式压缩机或径流式压缩机。

9.根据权利要求7所述的超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于，所述透平机为轴流式透平机或径流式透平机。

10.一种超临界二氧化碳循环发电的方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的超临界二氧化碳循环发电系统，所述方法包括：

第一冷却单元冷却进入所述第一冷却单元的二氧化碳，并将冷却后的所述二氧化碳输送至压缩单元；

所述压缩单元中的至少两个压缩机分别为冷却后的所述二氧化碳增压，并将增压后的所述二氧化碳输送至第一加热单元，其中，各所述压缩机为冷却后的所述二氧化碳增压后通过冷却单元冷却进入下一个所述内的二氧化碳，以使进入各所述的二氧化碳具有相同的温度；

所述第一加热单元加热增压后的所述二氧化碳，并将加热后的所述二氧化碳输送至透平单元；

所述透平单元做功产生携带废热的所述二氧化碳，并将携带废热的二氧化碳输送至第一冷却单元。