CN113187680A - 一种配备电热储能的光伏发电系统及运行方法 - Google Patents
一种配备电热储能的光伏发电系统及运行方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113187680A CN113187680A CN202110583023.XA CN202110583023A CN113187680A CN 113187680 A CN113187680 A CN 113187680A CN 202110583023 A CN202110583023 A CN 202110583023A CN 113187680 A CN113187680 A CN 113187680A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- heat
- power generation
- generation system
- communicated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 118
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 131
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 29
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 abstract description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 45
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229960001730 nitrous oxide Drugs 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
- F03G6/001—Devices for producing mechanical power from solar energy having photovoltaic cells
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
- F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
- F01K25/103—Carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种配备电热储能的光伏发电系统及运行方法，该系统包括超临界CO2布雷顿循环发电系统、跨临界CO2热泵系统、储冷及冷却系统、电热及熔盐储热系统、光伏发电系统。该系统将光伏发电系统与电热储能系统、超临界CO2布雷顿循环发电系统结合起来，采用部分廉价且技术成熟度相对较高的光伏发电系统，再结合热能储存以及热力发电系统作为光伏发电的调节及补充供电系统，则既可以维持比较低的发电系统投资成本，又可以实现电力输出的稳定性，同时，还采用了热泵技术，将光伏发电系统及超临界CO2布雷顿循环发电系统所释放的热量回收，进一步提高了综合整体发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电系统，具体涉及一种配备电热储能的光伏发电系统及运行方法。
背景技术
在能源匮乏及环境危机的大背景下，提高能源利用率日益受到人们的重视。太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，在当前阶段，太阳能光伏的技术相对成熟，应用较为光伏，但其储能难以解决。但是光伏发电系统难以储能，目前较为成熟的光伏储能配套方式仍然是电池储能，但电池储能的造价始终太高，同时难以避免引发火灾等事故，对于发电厂这样功率等级的大规模储能需求，各种类型的电池储能目前都难以推广。另外，光伏发电的理论效率虽然高，但是太阳能光伏板的效率随着温度的升高而直线下降，因此太阳能光伏板必须进行冷却。与此同时，电热储能则是一个更好的储能方式，一般的电热储能是联合热泵循环，以及低温发电循环。首先利用多余的电能驱动热泵，从空气或者江河水中吸收低温热量，经过泵的增温增压提高热量的品质，然后将其储存，等到需要用电时将热量释放给低温发电循环装置，低温发电循环装置吸收热量后发电。
另一方面，目前在众多热力循环当中，超临界布雷顿循环是一种最有优势的循环形式。新型超临界工质(二氧化碳、氦气和氧化二氮等)具有能量密度大，传热效率高，系统简单等先天优势，可以大幅提高热功转换效率，减小设备体积，具有很高的经济性。超临界布雷顿循环可以作为热能转化为电能过程中的理想发电系统。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于在维持较低投资成本的前提下实现太阳能发电的储能，提出了一种配备电热储能的光伏发电系统及运行方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种配备电热储能的光伏发电系统包括超临界CO2布雷顿循环发电系统、跨临界CO2热泵系统、储冷及冷却系统、电热及熔盐储热系统、光伏发电系统；
所述超临界CO2布雷顿循环发电系统包括熔盐换热器1-1、CO2透平1-2、高温回热器1-3、低温回热器1-4、再压缩机1-5、预冷器1-6和主压缩机1-7，熔盐换热器1-1的CO2侧出口与CO2透平1-2的入口相连通，CO2透平1-2的出口与高温回热器1-3的热侧入口相连通，高温回热器1-3的热侧出口与低温回热器1-4热侧入口相连通，低温回热器1-4的热侧出口分为两路，一路与再压缩机1-5的入口相连通，另一路与预冷器1-6的热侧入口相连通，预冷器1-6的热侧出口与主压缩机1-7的入口相连通，主压缩机1-7的出口与低温回热器1-4的冷侧入口相连通，低温回热器1-4的冷侧出口与再压缩机1-5的出口汇合后与高温回热器1-3的侧却入口相连通，高温回热器1-3的冷侧出口与熔盐换热器1-1的CO2侧入口相连通；
所述跨临界CO2热泵系统包括CO2热泵2-1、热泵系统高温换热器2-2、冷却塔2-3、节流装置2-4和热泵系统低温换热器2-5，CO2热泵2-1的出口与热泵系统高温换热器2-2的热侧入口相连通，热泵系统高温换热器2-2的热侧出口与冷却塔2-3的入口相连通，冷却塔2-3的出口与节流装置2-4的入口相连通，节流装置2-4的出口与热泵系统低温换热器2-5的冷侧入口相连通，热泵系统低温换热器2-5的冷侧出口与CO2热泵2-1的入口相连通；
所述储冷及冷却系统包括冷水储罐3-1、水泵3-2和热水储罐3-3，冷水储罐3-1的出口与水泵3-2的入口相连通，水泵3-2的出口分为两路，一路与预冷器1-6的冷侧入口相连通，另一路与光伏发电系统5冷却水入口相连通，预冷器1-6的冷侧出口与光伏发电系统5冷却水出口汇合后与热水储罐3-3的入口相连通，热水储罐3-3的出口与热泵系统低温换热器2-5的热侧入口相连通，热泵系统低温换热器2-5的热侧出口与冷水储罐3-1的入口相连通；
所述电热及熔盐储热系统包括熔盐泵4-1、中温熔盐储罐4-2、熔盐电加热器4-3、高温熔盐储罐4-4和低温熔盐储罐4-5，熔盐泵4-1的出口与热泵系统高温换热器2-2的冷侧入口相连通，热泵系统高温换热器2-2的冷侧出口与中温熔盐储罐4-2的入口相连通，中温熔盐储罐4-2的出口与熔盐电加热器4-3的入口相连通，熔盐电加热器4-3的出口与高温熔盐储罐4-4的入口相连通，高温熔盐储罐4-4的出口与熔盐换热器1-1的高温侧入口相连通，熔盐换热器1-1的高温侧出口与低温熔盐储罐4-5的入口相连通，低温熔盐储罐4-5的出口与熔盐泵4-1的入口相连通。
所述的一种配备电热储能的光伏发电系统的运行方法，在阳光充足的白天，主要由光伏发电系统发电，同时，跨临界CO2热泵系统为储冷及冷却系统提供冷源，为电热及熔盐储热系统提供预热热源，储冷及冷却系统为光伏发电系统提供冷却水，电热及熔盐储热系统储存热量，此时，超临界CO2布雷顿循环发电系统不工作；CO2热泵2-1首先将亚临界CO2压缩至超临界压力，压力升高至超临界状态的CO2的温度也将随之升高，高温高压的CO2在热泵系统高温换热器2-2中释放热量，然后进入冷却塔2-3进一步被冷却，然后在节流装置2-4通过等焓过程降温降压，温度降低到比环境温度更低，然后在热泵系统低温换热器2-5中吸收冷却水的热量；与此同时，水泵3-2将冷水储罐3-1中储存的冷水输送给光伏发电系统5冷却水入口，对光伏发电系统5进行冷却，吸收热量后的冷却水进入热水储罐3-3，然后再进入热泵系统低温换热器2-5被冷却；与此同时，熔盐泵4-1将低温熔盐先输送至热泵系统高温换热器2-2中进行预热，预热后的熔盐再进入中温熔盐储罐4-2，然后再进入熔盐电加热器4-3中被加热至高温，高温熔盐进入高温熔盐储罐4-4储存起来。在此过程中熔盐电加热器4-3的电能可来自电网也可直接取自光伏发电系统5，即将光伏发电系统5在白天阳光充足时所发出的多余电能转换成热能储存起来；
在夜间没有阳光时，超临界CO2布雷顿循环发电系统开始运行并输出电能，同时，跨临界CO2热泵系统为储冷及冷却系统提供冷源，为电热及熔盐储热系统提供预热热源，储冷及冷却系统为超临界CO2布雷顿循环发电系统提供冷却水，电热及熔盐储热系统释放热量，在此期间光伏发电系统5不工作；首先，高温熔盐储罐4-4储存的高温熔盐进入熔盐换热器1-1释放热量，然后进入低温熔盐储罐4-5，然后由熔盐泵4-1将低温熔盐先输送至热泵系统高温换热器2-2中进行预热，预热后的熔盐再进入中温熔盐储罐4-2储存起来；与此同时，在熔盐换热器1-1的中被加热后的超临界CO2进入CO2透平1-2做功，做功后的低压气体依次进入高温回热器1-3、低温回热器1-4中释放热量，然后分为两路，一路被再压缩机1-5直接增压，另一路在预冷器1-6中进一步冷却，然后被主压缩机1-7增压，被增压后的CO2进入低温回热器1-4吸收热量，然后与再压缩机1-5出口的CO2汇合后在高温回热器1-3进一步吸收热量，最后再进入熔盐换热器1-1被加热至高温；与此同时，跨临界CO2热泵系统与白天工作流程相同；与此同时，水泵3-2将冷水储罐3-1中储存的冷水输送预冷器1-6的冷却水入口，对CO2进行冷却，吸收热量后的冷却水进入热水储罐3-3，然后再进入热泵系统低温换热器2-5被冷却；
当光伏发电系统供电不足，同时电热及熔盐储热系统尚有储存的热量时，光伏发电系统与超临界CO2布雷顿循环发电系统同时运行输出电能，此时储冷及冷却系统为光伏发电系统与超临界CO2布雷顿循环发电系统同时提供低温冷却水，而光伏发电系统与超临界CO2布雷顿循环发电系统本身的运行流程与单独运行时相同，在此过程中，电热及熔盐储热系统的工作流程与夜间的工作流程相同。
和现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：
本发明一种配备电热储能的光伏发电系统，将光伏发电系统与电热储能系统、超临界CO2布雷顿循环发电系统结合起来，采用部分廉价且技术成熟度相对较高的光伏发电系统，再结合热能储存以及热力发电系统作为光伏发电的调节及补充供电系统，则既可以维持比较低的发电系统投资成本，又可以实现电力输出的稳定性，同时，还采用了热泵技术，将光伏发电系统及超临界CO2布雷顿循环发电系统所释放的热量回收，进一步提高了综合整体发电效率。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，一种配备电热储能的光伏发电系统包括超临界CO2布雷顿循环发电系统、跨临界CO2热泵系统、储冷及冷却系统、电热及熔盐储热系统、光伏发电系统；
所述超临界CO2布雷顿循环发电系统包括熔盐换热器1-1、CO2透平1-2、高温回热器1-3、低温回热器1-4、再压缩机1-5、预冷器1-6和主压缩机1-7，熔盐换热器1-1的CO2侧出口与CO2透平1-2的入口相连通，CO2透平1-2的出口与高温回热器1-3的热侧入口相连通，高温回热器1-3的热侧出口与低温回热器1-4热侧入口相连通，低温回热器1-4的热侧出口分为两路，一路与再压缩机1-5的入口相连通，另一路与预冷器1-6的热侧入口相连通，预冷器1-6的热侧出口与主压缩机1-7的入口相连通，主压缩机1-7的出口与低温回热器1-4的冷侧入口相连通，低温回热器1-4的冷侧出口与再压缩机1-5的出口汇合后与高温回热器1-3的冷侧入口相连通，高温回热器1-3的冷侧出口与熔盐换热器1-1的CO2侧入口相连通；
所述跨临界CO2热泵系统包括CO2热泵2-1、热泵系统高温换热器2-2、冷却塔2-3、节流装置2-4和热泵系统低温换热器2-5，CO2热泵2-1的出口与热泵系统高温换热器2-2的热侧入口相连通，热泵系统高温换热器2-2的热侧出口与冷却塔2-3的入口相连通，冷却塔2-3的出口与节流装置2-4的入口相连通，节流装置2-4的出口与热泵系统低温换热器2-5的冷侧入口相连通，热泵系统低温换热器2-5的冷侧出口与CO2热泵2-1的入口相连通；
所述储冷及冷却系统包括冷水储罐3-1、水泵3-2和热水储罐3-3，冷水储罐3-1的出口与水泵3-2的入口相连通，水泵3-2的出口分为两路，一路与预冷器1-6的冷侧入口相连通，另一路与光伏发电系统5冷却水入口相连通，预冷器1-6的冷侧出口与光伏发电系统5冷却水出口汇合后与热水储罐3-3的入口相连通，热水储罐3-3的出口与热泵系统低温换热器2-5的热侧入口相连通，热泵系统低温换热器2-5的热侧出口与冷水储罐3-1的入口相连通；
所述电热及熔盐储热系统包括熔盐泵4-1、中温熔盐储罐4-2、熔盐电加热器4-3、高温熔盐储罐4-4和低温熔盐储罐4-5，熔盐泵4-1的出口与热泵系统高温换热器2-2的冷侧入口相连通，热泵系统高温换热器2-2的冷侧出口与中温熔盐储罐4-2的入口相连通，中温熔盐储罐4-2的出口与熔盐电加热器4-3的入口相连通，熔盐电加热器4-3的出口与高温熔盐储罐4-4的入口相连通，高温熔盐储罐4-4的出口与熔盐换热器1-1的高温侧入口相连通，熔盐换热器1-1的高温侧出口与低温熔盐储罐4-5的入口相连通，低温熔盐储罐4-5的出口与熔盐泵4-1的入口相连通。
作为本发明的优选实施方式，所述跨临界CO2热泵系统中的CO2热泵2-1的进口压力为3MPa～4MPa，出口压力为24MPa～30MPa，在此压力范围内CO2热泵的出口温度达到300℃以上的设计温度，热泵系统的热效率较高，同时冷端温度可以满足超临界CO2布雷顿循环发电系统冷却要求。
作为本发明的优选实施方式，所述光伏发电系统5由多个并联的光伏板组成，提高光伏发电效率。
本发明系统的具体工作过程为：
一种配备电热储能的光伏发电系统其运行方法，在阳光充足的白天，主要由光伏发电系统发电，同时，跨临界CO2热泵系统为储冷及冷却系统提供冷源，为电热及熔盐储热系统提供预热热源，储冷及冷却系统为光伏发电系统提供冷却水，电热及熔盐储热系统储存热量，此时，超临界CO2布雷顿循环发电系统不工作。CO2热泵2-1首先将亚临界CO2压缩至超临界压力，压力升高至超临界状态的CO2的温度也将随之升高，高温高压的CO2在热泵系统高温换热器2-2中释放热量，然后进入冷却塔2-3进一步被冷却，然后在节流装置2-4通过等焓过程降温降压，温度降低到比环境温度更低，然后在热泵系统低温换热器2-5中吸收冷却水的热量；与此同时，水泵3-2将冷水储罐3-1中储存的冷水输送给光伏发电系统5冷却水入口，对光伏发电系统5进行冷却，吸收热量后的冷却水进入热水储罐3-3，然后再进入热泵系统低温换热器2-5被冷却；与此同时，熔盐泵4-1将低温熔盐先输送至热泵系统高温换热器2-2中进行预热，预热后的熔盐再进入中温熔盐储罐4-2，然后再进入熔盐电加热器4-3中被加热至高温，高温熔盐进入高温熔盐储罐4-4储存起来。在此过程中熔盐电加热器4-3的电能可来自电网也可直接取自光伏发电系统5，即将光伏发电系统5在白天阳光充足时所发出的多余电能转换成热能储存起来；
在夜间没有阳光时，超临界CO2布雷顿循环发电系统开始运行并输出电能，同时，跨临界CO2热泵系统为储冷及冷却系统提供冷源，为电热及熔盐储热系统提供预热热源，储冷及冷却系统为超临界CO2布雷顿循环发电系统提供冷却水，电热及熔盐储热系统释放热量，在此期间光伏发电系统5不工作。首先，高温熔盐储罐4-4储存的高温熔盐进入熔盐换热器1-1释放热量，然后进入低温熔盐储罐4-5，然后由熔盐泵4-1将低温熔盐先输送至热泵系统高温换热器2-2中进行预热，预热后的熔盐再进入中温熔盐储罐4-2储存起来；与此同时，在熔盐换热器1-1的中被加热后的超临界CO2进入CO2透平1-2做功，做功后的低压气体依次进入高温回热器1-3、低温回热器1-4中释放热量，然后分为两路，一路被再压缩机1-5直接增压，另一路在预冷器1-6中进一步冷却，然后被主压缩机1-7增压，被增压后的CO2进入低温回热器1-4吸收热量，然后与再压缩机1-5出口的CO2汇合后在高温回热器1-3进一步吸收热量，最后再进入熔盐换热器1-1被加热至高温；与此同时，跨临界CO2热泵系统与白天工作流程相同；与此同时，水泵3-2将冷水储罐3-1中储存的冷水输送预冷器1-6的冷却水入口，对CO2进行冷却，吸收热量后的冷却水进入热水储罐3-3，然后再进入热泵系统低温换热器2-5被冷却。
当光伏发电系统供电不足，同时电热及熔盐储热系统尚有储存的热量时，光伏发电系统与超临界CO2布雷顿循环发电系统同时运行输出电能，此时储冷及冷却系统为光伏发电系统与超临界CO2布雷顿循环发电系统同时提供低温冷却水，而光伏发电系统与超临界CO2布雷顿循环发电系统本身的运行流程与单独运行时相同，在此过程中，电热及熔盐储热系统的工作流程与夜间的工作流程相同。
但图1所示超临界CO2布雷顿循环发电系统的其它布局不影响本发明的应用，本发明的内容对于超临界循环系统的其它布局也适用，因此本发明中的超临界布雷顿循环系统是广泛意义上的超临界布雷顿循环系统，而非局限于图示布局。例如其它超临界布雷顿循环系统可采用多级透平系统，或带再热的透平系统，也可不采用分流再压缩系统，即只采用一个主压缩机，没有图中再压缩机，并将图中两个回热器合并为一个回热器，等等。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种配备电热储能的光伏发电系统，其特征在于，包括超临界CO2布雷顿循环发电系统、跨临界CO2热泵系统、储冷及冷却系统、电热及熔盐储热系统、光伏发电系统；
所述超临界CO2布雷顿循环发电系统包括熔盐换热器(1-1)、CO2透平(1-2)、高温回热器(1-3)、低温回热器(1-4)、再压缩机(1-5)、预冷器(1-6)和主压缩机(1-7)，熔盐换热器(1-1)的CO2侧出口与CO2透平(1-2)的入口相连通，CO2透平(1-2)的出口与高温回热器(1-3)的热侧入口相连通，高温回热器(1-3)的热侧出口与低温回热器(1-4)热侧入口相连通，低温回热器(1-4)的热侧出口分为两路，一路与再压缩机(1-5)的入口相连通，另一路与预冷器(1-6)的热侧入口相连通，预冷器(1-6)的热侧出口与主压缩机(1-7)的入口相连通，主压缩机(1-7)的出口与低温回热器(1-4)的冷侧入口相连通，低温回热器(1-4)的冷侧出口与再压缩机(1-5)的出口汇合后与高温回热器(1-3)的冷侧入口相连通，高温回热器(1-3)的冷侧出口与熔盐换热器(1-1)的CO2侧入口相连通；
所述跨临界CO2热泵系统包括CO2热泵(2-1)、热泵系统高温换热器(2-2)、冷却塔(2-3)、节流装置(2-4)和热泵系统低温换热器(2-5)，CO2热泵(2-1)的出口与热泵系统高温换热器(2-2)的热侧入口相连通，热泵系统高温换热器(2-2)的热侧出口与冷却塔(2-3)的入口相连通，冷却塔(2-3)的出口与节流装置(2-4)的入口相连通，节流装置(2-4)的出口与热泵系统低温换热器(2-5)的冷侧入口相连通，热泵系统低温换热器(2-5)的冷侧出口与CO2热泵(2-1)的入口相连通；
所述储冷及冷却系统包括冷水储罐(3-1)、水泵(3-2)和热水储罐(3-3)，冷水储罐(3-1)的出口与水泵(3-2)的入口相连通，水泵(3-2)的出口分为两路，一路与预冷器(1-6)的冷侧入口相连通，另一路与光伏发电系统(5)冷却水入口相连通，预冷器(1-6)的冷侧出口与光伏发电系统(5)冷却水出口汇合后与热水储罐(3-3)的入口相连通，热水储罐(3-3)的出口与热泵系统低温换热器(2-5)的热侧入口相连通，热泵系统低温换热器(2-5)的热侧出口与冷水储罐(3-1)的入口相连通；
所述电热及熔盐储热系统包括熔盐泵(4-1)、中温熔盐储罐(4-2)、熔盐电加热器(4-3)、高温熔盐储罐(4-4)和低温熔盐储罐(4-5)，熔盐泵(4-1)的出口与热泵系统高温换热器(2-2)的冷侧入口相连通，热泵系统高温换热器(2-2)的冷侧出口与中温熔盐储罐(4-2)的入口相连通，中温熔盐储罐(4-2)的出口与熔盐电加热器(4-3)的入口相连通，熔盐电加热器(4-3)的出口与高温熔盐储罐(4-4)的入口相连通，高温熔盐储罐(4-4)的出口与熔盐换热器(1-1)的高温侧入口相连通，熔盐换热器(1-1)的高温侧出口与低温熔盐储罐(4-5)的入口相连通，低温熔盐储罐(4-5)的出口与熔盐泵(4-1)的入口相连通。
2.根据权利要求1所述的一种配备电热储能的光伏发电系统，其特征在于，所述跨临界CO2热泵系统中的CO2热泵(2-1)的进口压力为3MPa～4MPa，出口压力为24MPa～30MPa，在此压力范围内CO2热泵的出口温度达到300℃以上的设计温度，跨临界CO2热泵系统的热效率高，同时冷端温度能够满足超临界CO2布雷顿循环发电系统冷却要求。
3.根据权利要求1所述的一种配备电热储能的光伏发电系统，其特征在于，所述光伏发电系统(5)由多个并联的光伏板组成。
4.权利要求1至3任一项所述的一种配备电热储能的光伏发电系统的运行方法，其特征在于：在阳光充足的白天，主要由光伏发电系统发电，同时，跨临界CO2热泵系统为储冷及冷却系统提供冷源，为电热及熔盐储热系统提供预热热源，储冷及冷却系统为光伏发电系统提供冷却水，电热及熔盐储热系统储存热量，此时，超临界CO2布雷顿循环发电系统不工作；CO2热泵(2-1)首先将亚临界CO2压缩至超临界压力，压力升高至超临界状态的CO2的温度也将随之升高，高温高压的CO2在热泵系统高温换热器(2-2)中释放热量，然后进入冷却塔(2-3)进一步被冷却，然后在节流装置(2-4)通过等焓过程降温降压，温度降低到比环境温度更低，然后在热泵系统低温换热器(2-5)中吸收冷却水的热量；与此同时，水泵(3-2)将冷水储罐(3-1)中储存的冷水输送给光伏发电系统(5)冷却水入口，对光伏发电系统(5)进行冷却，吸收热量后的冷却水进入热水储罐(3-3)，然后再进入热泵系统低温换热器(2-5)被冷却；与此同时，熔盐泵(4-1)将低温熔盐先输送至热泵系统高温换热器(2-2)中进行预热，预热后的熔盐再进入中温熔盐储罐(4-2)，然后再进入熔盐电加热器(4-3)中被加热至高温，高温熔盐进入高温熔盐储罐(4-4)储存起来；在此过程中熔盐电加热器(4-3)的电能来自电网或直接取自光伏发电系统(5)，即将光伏发电系统(5)在白天阳光充足时所发出的多余电能转换成热能储存起来；
在夜间没有阳光时，超临界CO2布雷顿循环发电系统开始运行并输出电能，同时，跨临界CO2热泵系统为储冷及冷却系统提供冷源，为电热及熔盐储热系统提供预热热源，储冷及冷却系统为超临界CO2布雷顿循环发电系统提供冷却水，电热及熔盐储热系统释放热量，在此期间光伏发电系统(5)不工作；首先，高温熔盐储罐(4-4)储存的高温熔盐进入熔盐换热器(1-1)释放热量，然后进入低温熔盐储罐(4-5)，然后由熔盐泵(4-1)将低温熔盐先输送至热泵系统高温换热器(2-2)中进行预热，预热后的熔盐再进入中温熔盐储罐(4-2)储存起来；与此同时，在熔盐换热器(1-1)的中被加热后的超临界CO2进入CO2透平(1-2)做功，做功后的低压气体依次进入高温回热器(1-3)、低温回热器(1-4)中释放热量，然后分为两路，一路被再压缩机(1-5)直接增压，另一路在预冷器(1-6)中进一步冷却，然后被主压缩机(1-7)增压，被增压后的CO2进入低温回热器(1-4)吸收热量，然后与再压缩机(1-5)出口的CO2汇合后在高温回热器(1-3)进一步吸收热量，最后再进入熔盐换热器(1-1)被加热至高温；与此同时，跨临界CO2热泵系统与白天工作流程相同；与此同时，水泵(3-2)将冷水储罐(3-1)中储存的冷水输送预冷器(1-6)的冷却水入口，对CO2进行冷却，吸收热量后的冷却水进入热水储罐(3-3)，然后再进入热泵系统低温换热器(2-5)被冷却；
当光伏发电系统供电不足，同时电热及熔盐储热系统尚有储存的热量时，光伏发电系统与超临界CO2布雷顿循环发电系统同时运行输出电能，此时储冷及冷却系统为光伏发电系统与超临界CO2布雷顿循环发电系统同时提供低温冷却水，而光伏发电系统与超临界CO2布雷顿循环发电系统本身的运行流程与单独运行时相同，在此过程中，电热及熔盐储热系统的工作流程与夜间的工作流程相同。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110583023.XA CN113187680B (zh) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | 一种配备电热储能的光伏发电系统及运行方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110583023.XA CN113187680B (zh) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | 一种配备电热储能的光伏发电系统及运行方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113187680A true CN113187680A (zh) | 2021-07-30 |
| CN113187680B CN113187680B (zh) | 2024-06-04 |
Family
ID=76985577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110583023.XA Active CN113187680B (zh) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | 一种配备电热储能的光伏发电系统及运行方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113187680B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113659728A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-11-16 | 西安热工研究院有限公司 | 一种卡诺电池 |
| CN113958380A (zh) * | 2021-09-22 | 2022-01-21 | 西安交通大学 | 一种利用气液分离器和喷射器的跨临界二氧化碳发电系统及方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100024421A1 (en) * | 2006-12-08 | 2010-02-04 | United Technologies Corporation | Supercritical co2 turbine for use in solar power plants |
| CN102817799A (zh) * | 2012-09-10 | 2012-12-12 | 西北工业大学 | 塔式特斯拉涡轮太阳能发电装置 |
| US20160047361A1 (en) * | 2014-08-15 | 2016-02-18 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | System and method using solar thermal energy for power, cogeneration and/or poly-generation using supercritical brayton cycles |
| CN205779516U (zh) * | 2016-07-14 | 2016-12-07 | 西安热工研究院有限公司 | 一种带蓄热和制冷的co2布雷顿循环光热发电系统 |
| US20170370250A1 (en) * | 2014-12-31 | 2017-12-28 | Shenzhen Enesoon Science & Technology Co., Ltd. | Combined energy supply system of wind, photovoltaic, solar thermal power and medium-based heat storage |
| CN108661731A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-10-16 | 西安热工研究院有限公司 | 一种带蓄冷的超临界布雷顿循环发电系统及方法 |
| CN109059312A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-21 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 一种光热电站熔盐储罐的多罐式储热装置及方法 |
| CN208416636U (zh) * | 2018-07-04 | 2019-01-22 | 西安热工研究院有限公司 | 一种带蓄冷的超临界布雷顿循环发电系统 |
| CN109296511A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-02-01 | 中国科学技术大学 | 一种超临界二氧化碳布雷顿循环塔式太阳能热发电系统 |
| CN214660665U (zh) * | 2021-05-27 | 2021-11-09 | 西安热工研究院有限公司 | 一种配备电热储能的光伏发电系统 |
-
2021
- 2021-05-27 CN CN202110583023.XA patent/CN113187680B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100024421A1 (en) * | 2006-12-08 | 2010-02-04 | United Technologies Corporation | Supercritical co2 turbine for use in solar power plants |
| CN102817799A (zh) * | 2012-09-10 | 2012-12-12 | 西北工业大学 | 塔式特斯拉涡轮太阳能发电装置 |
| US20160047361A1 (en) * | 2014-08-15 | 2016-02-18 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | System and method using solar thermal energy for power, cogeneration and/or poly-generation using supercritical brayton cycles |
| US20170370250A1 (en) * | 2014-12-31 | 2017-12-28 | Shenzhen Enesoon Science & Technology Co., Ltd. | Combined energy supply system of wind, photovoltaic, solar thermal power and medium-based heat storage |
| CN205779516U (zh) * | 2016-07-14 | 2016-12-07 | 西安热工研究院有限公司 | 一种带蓄热和制冷的co2布雷顿循环光热发电系统 |
| CN108661731A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-10-16 | 西安热工研究院有限公司 | 一种带蓄冷的超临界布雷顿循环发电系统及方法 |
| CN208416636U (zh) * | 2018-07-04 | 2019-01-22 | 西安热工研究院有限公司 | 一种带蓄冷的超临界布雷顿循环发电系统 |
| CN109059312A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-21 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 一种光热电站熔盐储罐的多罐式储热装置及方法 |
| CN109296511A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-02-01 | 中国科学技术大学 | 一种超临界二氧化碳布雷顿循环塔式太阳能热发电系统 |
| CN214660665U (zh) * | 2021-05-27 | 2021-11-09 | 西安热工研究院有限公司 | 一种配备电热储能的光伏发电系统 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113659728A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-11-16 | 西安热工研究院有限公司 | 一种卡诺电池 |
| CN113958380A (zh) * | 2021-09-22 | 2022-01-21 | 西安交通大学 | 一种利用气液分离器和喷射器的跨临界二氧化碳发电系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113187680B (zh) | 2024-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN214660665U (zh) | 一种配备电热储能的光伏发电系统 | |
| CN107630726B (zh) | 一种基于超临界二氧化碳循环的多能混合发电系统及方法 | |
| CN204610203U (zh) | 一种绝热压缩空气蓄能与太阳能集成的系统 | |
| CN101915224B (zh) | 塔式太阳能循环热力发电系统 | |
| CN112325497A (zh) | 一种液化二氧化碳储能系统及其应用 | |
| CN108661731B (zh) | 一种带蓄冷的超临界布雷顿循环发电系统及方法 | |
| CN112901299A (zh) | 一种带电热储能的超临界co2布雷顿循环发电系统及方法 | |
| CN113187680B (zh) | 一种配备电热储能的光伏发电系统及运行方法 | |
| CN110905747A (zh) | 一种利用高温太阳能和lng冷能的联合动力循环发电系统 | |
| WO2023193486A1 (zh) | 一种常温液态压缩二氧化碳混合工质储能系统及方法 | |
| CN112128070A (zh) | 一种orc中冷压缩机的太阳能光热二氧化碳布雷顿循环系统 | |
| CN201916139U (zh) | 塔式太阳能循环热力发电系统 | |
| CN215927675U (zh) | 一种基于熔盐储热技术的塔式太阳能光热发电系统 | |
| CN111878331B (zh) | 一种超临界二氧化碳与空气联合循环太阳能发电系统及方法 | |
| CN113775492A (zh) | 一种共享设备的co2布雷顿与热泵联合循环系统及运行方法 | |
| CN207348915U (zh) | 基于超临界二氧化碳循环的多能混合发电系统 | |
| CN108771950A (zh) | 一种采用化学吸收增压的二氧化碳循环发电系统及方法 | |
| CN210317415U (zh) | 吸收式海水淡化与闭式循环发电系统 | |
| CN214660402U (zh) | 一种带电热储能的超临界co2布雷顿循环发电系统 | |
| CN116608603A (zh) | 一种耦合太阳能和地热能的储能发电供热系统 | |
| CN111878330B (zh) | 一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电系统及方法 | |
| CN114484933B (zh) | 二氧化碳跨临界储电耦合太阳能储热及二氧化碳储存的循环系统装置及系统方法 | |
| CN216342359U (zh) | 一种二氧化碳发电和地热能耦合的热电联供装置 | |
| CN212958972U (zh) | 一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电系统 | |
| CN212958971U (zh) | 一种超临界co2与空气布雷顿联合循环太阳能发电系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |