CN114934825B - 一种与煤电机组耦合的二氧化碳储能系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种与煤电机组耦合的二氧化碳储能系统及方法，属于发电技术领域，与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电系统包括：煤电机组装置、二氧化碳储能装置和二氧化碳释能装置；本发明的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电系统，通过煤电机组与二氧化碳储能系统的耦合，一方面提升了煤电机组的运行灵活性，另一方面提升了二氧化碳储能系统的运行效率，也避免了安装独立储能系统所需的储热装置及热源装置配置，降低了储能系统的投资，简化了设置系统。

Description

一种与煤电机组耦合的二氧化碳储能系统及方法
技术领域
本发明涉及发电技术领域，具体涉及一种与煤电机组耦合的二氧化碳储能系统及方法。
背景技术
新能源电力未来将大幅快速发展，要求火电机组在当前基础上进一步挖掘调峰潜力。具备波动性及间歇性特点的可再生能源电能大规模并网，对电网削峰填谷、安全稳定运行水平提出了更高要求。建设大规模储能装置，提升电力系统运行灵活性及安全性，是解决新能源高比例消纳问题的有效途径。
以二氧化碳为工质的压缩二氧化碳储能(CCES)系统，具有安全、环保、系统紧凑等优势，被认为是一种具有发展潜力的储能系统。二氧化碳储能系统在压缩环节中产生大量的压缩热，为避免热量直接外排浪费，一般都设置配套的储热装置；同时在膨胀环节中，为提高膨胀机入口二氧化碳温度，还需配置额外的补燃装置等热源。导致了储能系统初投资大、设备系统复杂。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的储能系统初投资大、设备系统复杂缺陷，从而提供一种与煤电机组耦合的二氧化碳储能系统。
本发明还提供一种与煤电机组耦合的二氧化碳储能方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电系统，包括：
煤电机组装置，包括锅炉，以及同轴连接的高压缸、中压缸和低压缸；所述煤电机组装置用于驱动第一发电机发电；所述低压缸排汽依次经过凝汽器、低压加热器组件、高压加热器组件进入到所述锅炉中；
二氧化碳储能装置，包括依次连通的低压储气罐、压缩机组件、冷却器组件的高温侧和高压储气罐；所述冷却器组件的低温侧与所述低压加热器组件连通设置；所述压缩机组件由电动机提供动力；
二氧化碳释能装置，包括依次连通的高压储气罐、膨胀机组件、加热器组件的低温侧和低压储气罐；所述加热器组件的高温侧与所述高压加热器组件连通设置；所述膨胀机组件用于驱动第二发电机发电；所述加热器组件与高压缸和中压缸的抽汽管路连通。
作为优选方案，所述低压加热器组件包括依次连通的第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器和第四低压加热器；
所述高压加热器组件包括依次连通的第一高压加热器、第二高压加热器、第三高压加热器。
作为优选方案，所述压缩机组件包括一级压缩机和二级压缩机；所述冷却器组件包括第一冷却器和第二冷却器；
所述第一冷却器的低温侧和第二冷却器的低温侧与第一总管路的一端连通，所述第一总管路的另一端分别通过第一支管路与第一低压加热器的出口端连通，通过第二支管路与第二低压加热器的出口端连通，通过第三支管路与第三低压加热器的出口端连通，通过第四支管路与第四低压加热器的出口端连通；
所述第一支管上设置有第一阀门，所述第二支管上设置有第二阀门，所述第三支管上设置有第三阀门，所述第四支管上设置有第四阀门。
作为优选方案，所述膨胀机组件包括第一膨胀机和第二膨胀机；所述加热器组件包括第一加热器和第二加热器；
第一加热器的高温侧和第二加热器的高温侧一端与高压缸和中压缸的某级抽汽连接，另一端与高压加热器组件连接；具体的，第一加热器的高温侧和第二加热器的高温侧一端与第三总管路连通，第三总管路的另一端通过第九支管路与中压缸的一级抽汽管路连通，通过第十支管路与中压缸的二级抽汽管路连通，通过第十一支管路与高压缸的一级抽汽管路连通，通过第十二支管路与高压缸的二级抽汽管路连通；
所述第九支管路上设置有第九阀门，所述第十支管路上设置有第十阀门，所述第十一支管路上设置有第十一阀门，所述第十二支管路上设置有第十二阀门；
所述第一加热器的高温侧和所述第二加热器的高温侧的另一端与第二总管路的一端连通，所述第二总管路的另一端分别通过第五支管路与所述第一高压加热器的前端连通，通过第六支管路与所述第一高压加热器的后端连通，通过第七支管路与所述第二高压加热器的后端连通，通过第八支管路与所述第三高压加热器的后端连通；
所述第五支管上设置有第五阀门，所述第六支管上设置有第六阀门，所述第七支管上设置有第七阀门，所述第八支管路上设置有第八阀门。
作为优选方案，还包括：
烟气余热利用装置，所述烟气余热利用装置的高温端与锅炉连通，低温端的两端分别与高压储气罐和第一加热器的高温端连通。
作为优选方案，还包括：
二氧化碳捕集装置，设置在烟气余热利用装置的尾端；且所述二氧化碳捕集装置与低压储气罐连通设置。
本发明还提供一种与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电方法，应用于上述中任一项所述的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电系统，包括以下步骤：
获取低压加热器组件出水口的温度和冷却器组件的低温侧出口的凝结水的温度；
比较低压加热器组件出水口的温度和冷却器组件的低温侧出口的凝结水的温度的大小；
根据比较结果，确定冷却器组件的低温侧出口的凝结水到低压加热器组件的回水点；
获取高压加热器组件出水口的温度和加热器组件的高温侧出口的凝结水的温度；
比较高压加热器组件出水口的温度和加热器组件的高温侧出口的凝结水的温度；
根据比较结果，确定加热器组件的高温侧出口的凝结水到高压加热器组件的回水点；
获取第一发电机和第二发电机的发电功率；
比较加热器组件与不同的抽汽管路连通时，第一发电机和第二发电机的发电功率的总和的数值；
根据比较结果，确定加热组件与高压缸或中压缸的某级抽汽管路连通。
作为优选方案，根据比较结果，确定冷却器组件的低温侧出口的凝结水到低压加热器组件的回水点，包括以下步骤：
第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的温度为t0；
第一低压加热器的出水口的温度为to1，第二低压加热器的出水口的温度为to2，第三低压加热器的出水口的温度为to3，第四低压加热器的出水口的温度为to4；
若t0＜to1，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第一低压加热器出口，打开第一阀门，关闭第二阀门、第三阀门、第四阀门；
若to1＜t0＜to2且t0＜(to1+to2)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第一低压加热器出口，打开第一阀门，关闭第二阀门、第三阀门、第四阀门；
若to1＜t0＜to2且t0＞(to1+to2)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第二低压加热器出口，打开第二阀门，关闭第一阀门、第三阀门、第四阀门；
若to2＜t0＜to3且t0＜(to2+to3)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第二低压加热器出口，打开第二阀门，关闭第一阀门、第三阀门、第四阀门；
若to2＜t0＜to3且t0＞(to2+to3)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第三低压加热器出口，打开第三阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第四阀门；
若to3＜t0＜to4且t0＜(to3+to4)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第三低压加热器出口，打开第三阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第四阀门；
若to3＜t0＜to4且t0＞(to3+to4)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第四低压加热器出口，打开第四阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门；
若t0>to4，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第四低压加热器出口，打开第四阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门。
作为优选方案，根据比较结果，确定加热器组件的高温侧出口的凝结水到高压加热器组件的回水点，包括以下步骤：
第一加热器、第二加热器的高温侧出口的凝结水的温度t1；
第一高压加热器的进水口温度为t11，第二高压加热器的进水口温度为t12，第三高压加热器的进水口温度为t13，第三高压加热器的出水口温度为t14；
若t1＜t11，回水点为第一高压加热器进口，打开第五阀门，关闭第六阀门、第七阀门、第八阀门；
若t11＜t1＜t12且t1＜(t11+t12)/2，回水点为第一高压加热器进口，打开第五阀门，关闭第六阀门、第七阀门、第八阀门；
若t11＜t1＜t12且t1＞(t11+t12)/2，回水点为第二高压加热器进口，打开第六阀门，关闭第五阀门、第七阀门、第八阀门；
若t12＜t1＜t13且t1＜(t12+t13)/2，回水点为第二高压加热器进口，打开第六阀门，关闭第五阀门、第七阀门、第八阀门；
若t12＜t1＜t13且t1＞(t12+t13)/2，回水点为第三高压加热器进口，打开第七阀门，关闭第五阀门、第六阀门、第八阀门；
若t13＜t1＜t14且t1＜(t13+t14)/2，回水点为第三高压加热器进口，打开第七阀门，关闭第五阀门、第六阀门、第八阀门；
若t13＜t1＜t14且t1＞(t13+t14)/2，回水点为第三高压加热器出口，打开第八阀门，关闭第五阀门、第六阀门、第七阀门；
若t1＞t14，回水点为第三高压加热器出口，打开第八阀门，关闭第五阀门、第六阀门、第七阀门。
作为优选方案，Esteam为第一发电机的发电功率；为第二发电机的发电功率；Psteam为第一发电机组的轴功率；/>第二发电机组的轴功率；/>为第一发电机组的机械效率；/>为第一发电机的发电机效率；/>为第二发电机组的机械效率；/>为第二发电机的发电机效率；E为对外发电功率；
则：
通过比较开启第九阀门、第十阀门、第十一阀门和第十二阀门时，对外发电功率的数值，确定开启阀门。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电系统，包括：煤电机组装置、二氧化碳储能装置和二氧化碳释能装置；本方案通过煤电机组与二氧化碳储能系统的耦合，一方面，在储能阶段，利用煤电机组发电机驱动压缩机压缩二氧化碳进行存储，将电能转化为二氧化碳内能并存储起来，有效降低电网波谷阶段机组上网电量；在释能阶段，通过高压二氧化碳驱动膨胀机做功带动发电机发电，对煤电机组发电量进行补充，在电网波峰时段实现顶负荷运行。有效提升了煤电机组的运行灵活性。另一方面，通过煤电机组热力系统与二氧化碳储能发电系统在储能、释能阶段的热质交换，提升了二氧化碳储能系统的运行效率，也避免了安装独立储能系统所需的储热装置及热源装置配置，降低了储能系统的投资，简化了设置系统。
2.本发明提供的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电系统，通过在冷却器组件的低温侧出口的凝结水和低压加热器组件之间设置有多个阀门，可以选择冷却器组件的低温侧出口的凝结水到低压加热器组件的回水点，方便控制，可选择性强；根据冷却器组件的低温侧出口的凝结水温度选择到低压加热器组件的回水点，可以实现回水温度与煤电机组热力系统的合理匹配，提升整体系统运行效率。
通过在加热器组件的高温侧出口的凝结水和高压加热器组件之间设置有多个阀门，可以选择加热器组件的高温侧出口的凝结水到高压加热器组件的回水点，方便控制，可选择性强。根据加热器组件的高温侧出口的凝结水温度选择到高压加热器组件的回水点，可以实现回水温度与煤电机组热力系统的合理匹配，提升整体系统运行效率。
通过在加热器组件和不同的高压缸或中压缸的不同的抽汽管路之间设置阀门，对使用各级抽汽后的系统总对外输出功率进行对比寻优，即可确定最优热源，并通过控制相应阀门的开启实现对热源的控制。
3.本发明提供的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电系统，通过设置二氧化碳捕集装置捕捉烟气中的二氧化碳并对储能系统进行工质补充，同时降低了燃煤电站的碳排放。
综上所述，通过煤电机组与二氧化碳储能系统的耦合，一方面提升了煤电机组的运行灵活性，另一方面提升了二氧化碳储能系统的运行效率，也避免了独立储能系统所需的储热装置及热源装置配置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电系统的结构示意图。
图2为本发明的二氧化碳储能模式结构示意图。
图3为本发明的二氧化碳释能模式结构示意图。
附图标记说明：
1、锅炉；2、高压缸；3、中压缸；4、低压缸；5、第一发电机；6、凝汽器；7、凝结水泵；8、第一低压加热器；9、第二低压加热器；10、第三低压加热器；11、第四低压加热器；12、除氧器；13、给水泵组；14、第一高压加热器；15、第二高压加热器；16、第三高压加热器；17、烟气余热利用装置；18、二氧化碳捕集装置；19、烟囱；20、低压储气罐；21、调节阀；22、压力测量装置；23、第一稳压阀；24、一级压缩机；25、二级压缩机；26、第一冷却器；27、第二冷却器；28、电动机；29、高压储气罐；30、第二稳压阀；31、第一加热器；32、第二加热器；33、第一膨胀机；34、第二膨胀机；35、第二发电机；36、尾气冷却器；37、第一阀门；38、第二阀门；39、第三阀门；40、第四阀门；41、第五阀门；42、第六阀门；43、第七阀门；44、第八阀门；45、第九阀门；46、第十阀门；47、第十一阀门；48、第十二阀门。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
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”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电系统，包括：煤电机组装置、二氧化碳储能装置和二氧化碳释能装置；
煤电机组装置包括锅炉1，以及同轴连接的高压缸2、中压缸3和低压缸4；煤电机组装置用于驱动第一发电机5发电；低压缸4排汽依次经过凝汽器6、低压加热器组件、高压加热器组件进入到锅炉1中；
二氧化碳储能装置包括依次连通的低压储气罐20、压缩机组件、冷却器组件的高温侧和高压储气罐29；冷却器组件的低温侧与低压加热器组件连通设置；所述压缩机组件由电动机提供动力；
二氧化碳释能装置包括依次连通的高压储气罐29、膨胀机组件、加热器组件的低温侧和低压储气罐20；加热器组件的高温侧与高压加热器组件连通设置；所述膨胀机组件用于驱动第二发电机发电；所述加热器组件与高压缸和中压缸的抽汽管路连通。
本方案通过煤电机组与二氧化碳储能系统的耦合，一方面提升了煤电机组的运行灵活性，另一方面提升了二氧化碳储能系统的运行效率，也避免了安装独立储能系统所需的储热装置及热源装置配置，降低了储能系统的投资，简化了设置系统。
如图1所示，锅炉1的出口与高压缸2和中压缸3的进口均连通，中压缸3的出口与低压缸4连通；锅炉1出口新蒸汽经过汽轮机高压缸2做功后，返回锅炉1再热器二次提温后，再进入到中压缸3和低压缸4做功，驱动第一发电机5发电；中压缸3的出口排汽进入到低压缸4，低压缸4的排汽出口通过凝汽器6冷凝，依次流经凝结水泵7、第一低压加热器8、第二低压加热器9、第三低压加热器10、第四低压加热器11，再经过除氧器12、给水泵组13，之后再依次经过第一高压加热器14、第二高压加热器15、第三高压加热器16后进入锅炉1吸热，完成燃煤发电机组汽水热力系统循环。
烟气余热利用装置17也与锅炉1连通设置；二氧化碳捕集装置18设置在烟气余热利用装置17的尾部烟道中，将烟气中的二氧化碳分离出来，被分离出来的二氧化碳送入到储气洞穴或进入到低压储气罐20中以对储能系统中的泄漏二氧化碳进行补充。其余的气体通过烟囱19排出。在低压储气罐20上设置压力测量装置22以检测储罐压力，当压力下降时，通过控制装置控制调节阀21开度，以对储罐气体进行补充。
如图2所示，二氧化碳储能装置及过程如下：
包括依次连接的低压储气罐20、一级压缩机24、第一冷却器26的高温侧、二级压缩机25、第二冷却器27的高温侧和高压储气罐29，通过电动机28对一级压缩机24和二级压缩机25提供动力；在低压储气罐20和一级压缩机24之间设置有第一稳压阀23；
第一冷却器26的低温侧和第二冷却器27的低温侧与低压加热器组件连通；具体的，第一冷却器26的低温侧和第二冷却器27的低温侧与第一总管路的一端连通，第一总管路的另一端分别通过第一支管路与第一低压加热器8的出口端连通，通过第二支管路与第二低压加热器9的出口端连通，通过第三支管路与第三低压加热器10的出口端连通，通过第四支管路与第四低压加热器11的出口端连通；
第一支管上设置有第一阀门37，第二支管上设置有第二阀门38，第三支管上设置有第三阀门39，第四支管上设置有第四阀门40。
低压储气罐20出口二氧化碳经第一稳压阀23稳压后，进入一级压缩机24被压缩，之后进入第一冷却器26，将压缩热传递给低压加热器组件中的凝结水，降温后的二氧化碳再进入二级压缩机25进一步被压缩升压，二级压缩机25出口二氧化碳进入第二冷却器27降温，之后进入高压储气罐29存储起来。凝结水经过第一冷却器26和第二冷却器27吸热升温后回到煤电机组装置中的低压加热器组件；电动机28与第一发电机5相接线，驱动一级压缩机24、二级压缩机25运转。
如图3所示，二氧化碳释能装置及过程：
包括依次连接的高压储气罐29、第一加热器31的低温侧、第一膨胀机33、第二加热器32的低温侧、第二膨胀机34、尾气冷却器36和低压储气罐20；高压储气罐29的出口处设置有第二稳压阀30；
第一加热器31的高温侧和第二加热器32的高温侧一端与高压缸2和中压缸3的某级抽汽连接，另一端与高压加热器组件连接；具体的，第一加热器31的高温侧和第二加热器32的高温侧一端与第三总管路连通，第三总管路的另一端通过第九支管路与中压缸3的一级抽汽管路连通，通过第十支管路与中压缸3的二级抽汽管路连通，通过第十一支管路与高压缸2的一级抽汽管路连通，通过第十二支管路与高压缸2的二级抽汽管路连通；
第九支管路上设置有第九阀门45，第十支管路上设置有第十阀门46，第十一支管路上设置有第十一阀门47，第十二支管路上设置有第十二阀门48；
第一加热器31的高温侧和第二加热器32的高温侧的另一端与第二总管路的一端连通，所述第二总管路的另一端分别通过第五支管路与所述第一高压加热器14的前端连通，通过第六支管路与所述第一高压加热器14的后端连通，通过第七支管路与所述第二高压加热器15的后端连通，通过第八支管路与所述第三高压加热器16的后端连通；
第五支管上设置有第五阀门41，第六支管上设置有第六阀门42，第七支管上设置有第七阀门43，第八支管路上设置有第八阀门44。
高压储气罐29出口出来的二氧化碳通过调节第二稳压阀30调节，先进入到位于锅炉1尾部烟道的烟气余热利用装置17，吸收烟气余热初步升温，之后进入第一加热器31的低温侧，与位于第一加热器31的高温侧的来自燃煤发电机组的某级抽汽换热，吸收蒸汽热量进一步升温后进入第一膨胀机33做功，做功后的排气再进入第二加热器32的低温侧继续升温，之后进入第二膨胀机34做功。第一加热器31和第二加热器32的高温侧的蒸汽放热降温后，进入到高压加热器组件中。第一膨胀机33、第二膨胀机34共同驱动第二发电机35发电，第二发电机并入第一发电机出口端。第二膨胀机34出口排气进入尾气冷却器36，与来自机组凝结水泵7出口的凝结水换热，以充分利用排气余热。排气降温后进入低压储气罐20存储起来。凝结水升温后返回机组低压加热器系统。
综上所述，通过煤电机组与二氧化碳储能系统的耦合，一方面提升了煤电机组的运行灵活性，另一方面提升了二氧化碳储能系统的运行效率，也避免了独立储能系统所需的储热装置及热源装置配置。
实施例2
本实施例提供的一种与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电方法，应用于实施例1中的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电系统中，包括以下步骤：
在二氧化碳储能阶段，低压储气罐中的二氧化碳经压缩机组件压缩加压后存储至高压储气罐中，利用冷却器组件对各级压缩机出口二氧化碳进行冷却。采用电动机驱动压缩机组件，电动机接入第一发电机出口。
获取低压加热器组件出水口的温度和冷却器组件的低温侧出口的凝结水的温度；
比较低压加热器组件出水口的温度和冷却器组件的低温侧出口的凝结水的温度的大小；
根据比较结果，确定冷却器组件的低温侧出口的凝结水到低压加热器组件的回水点；
在二氧化碳释能发电阶段，高压储气罐中的二氧化碳经加热器组件加热升温后，进入膨胀机组件膨胀做功驱动第二发电机发电，第二发电机并入第一发电机出口。
获取高压加热器组件出水口的温度和加热器组件的高温侧出口的凝结水的温度；
比较高压加热器组件出水口的温度和加热器组件的高温侧出口的凝结水的温度；
根据比较结果，确定加热器组件的高温侧出口的凝结水到高压加热器组件的回水点；
获取第一发电机和第二发电机的发电功率；
比较加热器组件与不同的抽汽管路连通时，第一发电机和第二发电机的发电功率的总和的数值；
根据比较结果，确定加热组件与高压缸或中压缸的某级抽汽管路连通。。
进一步的，根据比较结果，确定冷却器组件的低温侧出口的凝结水到低压加热器组件的回水点，包括以下步骤：
第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的温度为t0；
第一低压加热器的出水口的温度为to1，第二低压加热器的出水口的温度为to2，第三低压加热器的出水口的温度为to3，第四低压加热器的出水口的温度为to4；
若t0＜to1，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第一低压加热器出口，打开第一阀门，关闭第二阀门、第三阀门、第四阀门；
若to1＜t0＜to2且t0＜(to1+to2)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第一低压加热器出口，打开第一阀门，关闭第二阀门、第三阀门、第四阀门；
若to1＜t0＜to2且t0＞(to1+to2)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第二低压加热器出口，打开第二阀门，关闭第一阀门、第三阀门、第四阀门；
若to2＜t0＜to3且t0＜(to2+to3)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第二低压加热器出口，打开第二阀门，关闭第一阀门、第三阀门、第四阀门；
若to2＜t0＜to3且t0＞(to2+to3)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第三低压加热器出口，打开第三阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第四阀门；
若to3＜t0＜to4且t0＜(to3+to4)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第三低压加热器出口，打开第三阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第四阀门；
若to3＜t0＜to4且t0＞(to3+to4)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第四低压加热器出口，打开第四阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门；
若t0>to4，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第四低压加热器出口，打开第四阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门。
进一步，根据比较结果，确定加热器组件的高温侧出口的凝结水到高压加热器组件的回水点，包括以下步骤：
第一加热器、第二加热器的高温侧出口的凝结水的温度t1；
第一高压加热器的进水口温度为t11，第二高压加热器的进水口温度为t12，第三高压加热器的进水口温度为t13，第三高压加热器的出水口温度为t14；
若t1＜t11，回水点为第一高压加热器进口，打开第五阀门，关闭第六阀门、第七阀门、第八阀门；
若t11＜t1＜t12且t1＜(t11+t12)/2，回水点为第一高压加热器进口，打开第五阀门，关闭第六阀门、第七阀门、第八阀门；
若t11＜t1＜t12且t1＞(t11+t12)/2，回水点为第二高压加热器进口，打开第六阀门，关闭第五阀门、第七阀门、第八阀门；
若t12＜t1＜t13且t1＜(t12+t13)/2，回水点为第二高压加热器进口，打开第六阀门，关闭第五阀门、第七阀门、第八阀门；
若t12＜t1＜t13且t1＞(t12+t13)/2，回水点为第三高压加热器进口，打开第七阀门，关闭第五阀门、第六阀门、第八阀门；
若t13＜t1＜t14且t1＜(t13+t14)/2，回水点为第三高压加热器进口，打开第七阀门，关闭第五阀门、第六阀门、第八阀门；
若t13＜t1＜t14且t1＞(t13+t14)/2，回水点为第三高压加热器出口，打开第八阀门，关闭第五阀门、第六阀门、第七阀门；
若t1＞t14，回水点为第三高压加热器出口，打开第八阀门，关闭第五阀门、第六阀门、第七阀门。
释能过程中第一加热器31、第二加热器32加热汽源取自机组抽汽，具体抽汽点的确定方式如下：
设膨胀环节中与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电系统总对外发电功率为E，则
其中，Esteam为煤电机组发电机(即第一发电机5)的发电功率；为二氧化碳系统膨胀发电机组(即第二发电机35)的发电功率；Psteam为煤电机组汽轮发电机组的轴功率；二氧化碳膨胀发电机组的轴功率；/>为汽轮发电机组的机械效率；/>为第一发电机的发电机效率；/>为二氧化碳膨胀发电机组的机械效率；/>为第二发电机的发电机效率。
为第一膨胀机的轴功率；/>为第二膨胀机的轴功率。
其中，m为膨胀机入口二氧化碳质量流量；h11、h12分别为第一膨胀机入口、出口二氧化碳气体焓值；h21、h22分别为第二膨胀机入口、出口二氧化碳气体焓值；cp为二氧化碳定压比热容；T0为第一膨胀机和第二膨胀机入口空气温度；T12、T22分别为第一膨胀机、第二膨胀机出口二氧化碳温度；n1、n2分别为第一膨胀机、第二膨胀机膨胀过程多变指数；β1、β2分别为第一膨胀机、第二膨胀机膨胀比，
其中，P11、P12分别为第一膨胀机入口、出口二氧化碳气体压力；P21、P22分别为第二膨胀机入口、出口二氧化碳气体压力。
在二氧化碳储能系统设计确定后，膨胀机膨胀比、多变过程指数、二氧化碳流量基本确定，膨胀机轴功率与定压比热容和膨胀机入口空气温度相关。其中，定压比热容可以表示为温度的单值函数，即Cp＝f(T)，则影响膨胀机轴功率的主要因素为膨胀机入口二氧化碳温度T0。而膨胀机入口二氧化碳温度由二氧化碳与机组抽汽在加热器当中的换热过程决定。
加热器为管壳式换热器，假设换热器上端差为Δt1，其定义为蒸汽压力下的饱含温度与二氧化碳出口温度的差值，换热器上端差在设计制造阶段即确定，
则膨胀机入口，即加热器出口二氧化碳的温度T0为
T0＝TP-Δt1
其中，TP为抽汽压力对应的饱和温度。根据上述各式可知，当抽汽热源点确定后，则Tp可以确定，在给定加热器参数下，T0可以确定，膨胀发电机组功率即可确定。
对于孤立的煤电发电机组，在边界参数一定的情况下，其功率与锅炉主蒸汽流量Q0相关，即Psteam＝g0(Q0)，而对于与二氧化碳储能循环结合的机组，由于外供部分抽汽流量相关，其功率还与外供抽汽量Q1相关，即Psteam＝g1(Q0,Q1)。
对于加热器，蒸汽换热量与二氧化碳吸热量相等，即
Q1·(hc-hs)＝m·(cp0T0-cp11T11)+m·(cp0T0-cp21T21)
其中，hc为抽汽蒸汽的焓值，hs为疏水焓值。当抽汽热源点确定后，hc即可确定，
hs＝cpsts＝cps·(Ti+Δt2)
其中，ts疏水温度，Ti为第i加热器入口二氧化碳温度，Δt2为加热器下端差，其定义为加热器蒸汽疏水温度ts和进口二氧化碳温度Ti的差值。
hs确定后，即可确定抽汽量Q1，则Psteam＝g1(Q0,Q1)也可确定。
从而耦合系统的整体总对外发电功率
即可确定。
可以知道的，从机组抽取热量越多，则膨胀机入口空气温度越高，膨胀机发电功率越高，而同时汽轮发电机组功率减少则越多。所以存在一最优抽汽热源，使得耦合系统的总对外输出功率最大。
而利用本方法，从四段抽汽开始，对使用各级抽汽后的系统总对外输出功率进行对比寻优，即可确定最优热源，并通过控制相应阀门的开启实现对热源的控制。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电方法，其特征在于，应用于与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电系统，与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电系统，包括：
煤电机组装置，包括锅炉，以及同轴连接的高压缸、中压缸和低压缸；所述煤电机组装置用于驱动第一发电机发电；所述低压缸排汽依次经过凝汽器、低压加热器组件、高压加热器组件进入到所述锅炉中；
二氧化碳储能装置，包括依次连通的低压储气罐、压缩机组件、冷却器组件的高温侧和高压储气罐；所述冷却器组件的低温侧与所述低压加热器组件连通设置；所述压缩机组件由电动机提供动力；
二氧化碳释能装置，包括依次连通的高压储气罐、膨胀机组件、加热器组件的低温侧和低压储气罐；所述加热器组件的高温侧与所述高压加热器组件连通设置；所述膨胀机组件用于驱动第二发电机发电；所述加热器组件与高压缸和中压缸的抽汽管路连通；
所述发电方法包括以下步骤：
获取低压加热器组件出水口的温度和冷却器组件的低温侧出口的凝结水的温度；
比较低压加热器组件出水口的温度和冷却器组件的低温侧出口的凝结水的温度的大小；
根据比较结果，确定冷却器组件的低温侧出口的凝结水到低压加热器组件的回水点；
获取高压加热器组件出水口的温度和加热器组件的高温侧出口的凝结水的温度；
比较高压加热器组件出水口的温度和加热器组件的高温侧出口的凝结水的温度；
根据比较结果，确定加热器组件的高温侧的凝结水到高压加热器组件的回水点；
获取第一发电机和第二发电机的发电功率；
比较加热器组件与不同的抽汽管路连通时，第一发电机和第二发电机的发电功率的总和的数值；
根据比较结果，确定加热组件与高压缸或中压缸的某级抽汽管路连通。
2.根据权利要求1所述的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电方法，其特征在于，所述低压加热器组件包括依次连通的第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器和第四低压加热器；
所述高压加热器组件包括依次连通的第一高压加热器、第二高压加热器、第三高压加热器。
3.根据权利要求2所述的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电方法，其特征在于，所述压缩机组件包括一级压缩机和二级压缩机；所述冷却器组件包括第一冷却器和第二冷却器；
所述第一冷却器的低温侧和第二冷却器的低温侧与第一总管路的一端连通，所述第一总管路的另一端分别通过第一支管路与第一低压加热器的出口端连通，通过第二支管路与第二低压加热器的出口端连通，通过第三支管路与第三低压加热器的出口端连通，通过第四支管路与第四低压加热器的出口端连通；
所述第一支管上设置有第一阀门，所述第二支管上设置有第二阀门，所述第三支管上设置有第三阀门，所述第四支管上设置有第四阀门。
4.根据权利要求3所述的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电方法，其特征在于，所述膨胀机组件包括第一膨胀机和第二膨胀机；所述加热器组件包括第一加热器和第二加热器；
第一加热器的高温侧和第二加热器的高温侧一端与高压缸和中压缸的某级抽汽连接，另一端与高压加热器组件连接；具体的，第一加热器的高温侧和第二加热器的高温侧一端与第三总管路连通，第三总管路的另一端通过第九支管路与中压缸的一级抽汽管路连通，通过第十支管路与中压缸的二级抽汽管路连通，通过第十一支管路与高压缸的一级抽汽管路连通，通过第十二支管路与高压缸的二级抽汽管路连通；
所述第九支管路上设置有第九阀门，所述第十支管路上设置有第十阀门，所述第十一支管路上设置有第十一阀门，所述第十二支管路上设置有第十二阀门；
所述第一加热器的高温侧和所述第二加热器的高温侧的另一端与第二总管路的一端连通，所述第二总管路的另一端分别通过第五支管路与所述第一高压加热器的前端连通，通过第六支管路与所述第一高压加热器的后端连通，通过第七支管路与所述第二高压加热器的后端连通，通过第八支管路与所述第三高压加热器的后端连通；
所述第五支管上设置有第五阀门，所述第六支管上设置有第六阀门，所述第七支管上设置有第七阀门，所述第八支管路上设置有第八阀门。
5.根据权利要求1所述的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电方法，其特征在于，还包括：
烟气余热利用装置，所述烟气余热利用装置的高温端与锅炉连通，低温端的两端分别与高压储气罐和第一加热器的低温端连通。
6.根据权利要求5所述的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电方法，其特征在于，还包括：
二氧化碳捕集装置，设置在烟气余热利用装置的尾端；且所述二氧化碳捕集装置与低压储气罐连通设置。
7.根据权利要求1所述的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电方法，其特征在于，根据比较结果，确定冷却器组件的低温侧出口的凝结水到低压加热器组件的回水点，包括以下步骤：
第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的温度为t0；
第一低压加热器的出水口的温度为to1，第二低压加热器的出水口的温度为to2，第三低压加热器的出水口的温度为to3，第四低压加热器的出水口的温度为to4；
若t0＜to1，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第一低压加热器出口，打开第一阀门，关闭第二阀门、第三阀门、第四阀门；
若to1＜t0＜to2且t0＜(to1+to2)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第一低压加热器出口，打开第一阀门，关闭第二阀门、第三阀门、第四阀门；
若to1＜t0＜to2且t0＞(to1+to2)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第二低压加热器出口，打开第二阀门，关闭第一阀门、第三阀门、第四阀门；
若to2＜t0＜to3且t0＜(to2+to3)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第二低压加热器出口，打开第二阀门，关闭第一阀门、第三阀门、第四阀门；
若to2＜t0＜to3且t0＞(to2+to3)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第三低压加热器出口，打开第三阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第四阀门；
若to3＜t0＜to4且t0＜(to3+to4)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第三低压加热器出口，打开第三阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第四阀门；
若to3＜t0＜to4且t0＞(to3+to4)/2，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第四低压加热器出口，打开第四阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门；
若t0>to4，第一冷却器、第二冷却器的低温侧出口的凝结水的回水点为第四低压加热器出口，打开第四阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门。
8.根据权利要求1所述的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电方法，其特征在于，根据比较结果，确定加热器组件的高温侧的凝结水到高压加热器组件的回水点，包括以下步骤：
第一加热器、第二加热器的高温侧出口的凝结水的温度t1；
第一高压加热器的进水口温度为t11，第二高压加热器的进水口温度为t12，第三高压加热器的进水口温度为t13，第三高压加热器的出水口温度为t14；
若t1＜t11，回水点为第一高压加热器进口，打开第五阀门，关闭第六阀门、第七阀门、第八阀门；
若t11＜t1＜t12且t1＜(t11+t12)/2，回水点为第一高压加热器进口，打开第五阀门，关闭第六阀门、第七阀门、第八阀门；
若t11＜t1＜t12且t1＞(t11+t12)/2，回水点为第二高压加热器进口，打开第六阀门，关闭第五阀门、第七阀门、第八阀门；
若t12＜t1＜t13且t1＜(t12+t13)/2，回水点为第二高压加热器进口，打开第六阀门，关闭第五阀门、第七阀门、第八阀门；
若t12＜t1＜t13且t1＞(t12+t13)/2，回水点为第三高压加热器进口，打开第七阀门，关闭第五阀门、第六阀门、第八阀门；
若t13＜t1＜t14且t1＜(t13+t14)/2，回水点为第三高压加热器进口，打开第七阀门，关闭第五阀门、第六阀门、第八阀门；
若t13＜t1＜t14且t1＞(t13+t14)/2，回水点为第三高压加热器出口，打开第八阀门，关闭第五阀门、第六阀门、第七阀门；
若t1＞t14，回水点为第三高压加热器出口，打开第八阀门，关闭第五阀门、第六阀门、第七阀门。
9.根据权利要求1所述的与煤电机组耦合的二氧化碳储能发电方法，其特征在于，
Esteam为第一发电机的发电功率；为第二发电机的发电功率；Psteam为第一发电机组的轴功率；/>第二发电机组的轴功率；/>为第一发电机组的机械效率；/>为第一发电机的发电机效率；/>为第二发电机组的机械效率；/>为第二发电机的发电机效率；E为对外发电功率；
则：
通过比较开启第九阀门、第十阀门、第十一阀门和第十二阀门时，对外发电功率的数值，确定开启阀门。
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