本發(fā)明涉及二氧化碳工質(zhì)太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電，尤其涉及一種超臨界二氧化碳太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電制熱制冷循環(huán)系統(tǒng)和控制方法。

背景技術(shù)：

1、超臨界二氧化碳工質(zhì)循環(huán)發(fā)電技術(shù)作為一種效率高、緊湊性好的新型發(fā)電技術(shù)，得到了學(xué)術(shù)界及工業(yè)界的廣泛關(guān)注，可完成太陽(yáng)能光熱到電能的高效轉(zhuǎn)換。

2、但在現(xiàn)有的超臨界二氧化碳工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中，通常存在系統(tǒng)的發(fā)電效率低的缺陷，示例性地，在申請(qǐng)?zhí)枮?02110582018.7的發(fā)明專利中，通過(guò)壓縮機(jī)將二氧化碳工質(zhì)壓縮到高壓和高溫狀態(tài)，在儲(chǔ)存罐中儲(chǔ)存，通過(guò)透平發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)發(fā)電。在申請(qǐng)?zhí)枮?02110251235.8的發(fā)明專利中，通過(guò)二氧化碳工質(zhì)熱泵循環(huán)將空氣源（水源）中的低品位熱能吸收后將二氧化碳工質(zhì)循環(huán)工質(zhì)壓縮成高溫高壓的超臨界工質(zhì)，再通過(guò)太陽(yáng)光熱聚焦加熱工質(zhì)到更高的溫度，通過(guò)透平發(fā)電機(jī)組發(fā)電和水冷換熱器生產(chǎn)高溫?zé)崴?。雖然該發(fā)明在循環(huán)系統(tǒng)中吸收了空氣和水源中的低品位熱能和太陽(yáng)光熱聚焦產(chǎn)生的高溫?zé)崮?，整個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)外發(fā)電和供應(yīng)高溫?zé)崴?，但是壓縮機(jī)在循環(huán)過(guò)程中的耗能較大，整個(gè)系統(tǒng)對(duì)外的發(fā)電效率不高，由于二氧化碳工質(zhì)氣體和超臨界狀態(tài)壓縮時(shí)耗能巨大，導(dǎo)致上述循環(huán)系統(tǒng)對(duì)外發(fā)電時(shí)的發(fā)電效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種超臨界二氧化碳太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電制熱制冷循環(huán)系統(tǒng)和控制方法，以解決現(xiàn)有的超臨界二氧化碳工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中存在的系統(tǒng)發(fā)電效率低的問(wèn)題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種超臨界二氧化碳太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電制熱制冷循環(huán)系統(tǒng)，包括熱泵壓縮機(jī)1、加熱罐2、太陽(yáng)光熱聚焦裝置3、熔鹽儲(chǔ)熱罐4、透平膨脹機(jī)5、發(fā)電機(jī)6、水冷換熱器7、增壓輸送泵10、膨脹閥11、水冷蒸發(fā)器12和回氣換熱器13，回氣換熱器13包括互相換熱的第一通道131和第二通道132；

3、熱泵壓縮機(jī)1、加熱罐2、熔鹽儲(chǔ)熱罐4、透平膨脹機(jī)5、水冷換熱器7、回氣換熱器13中的第一通道131、增壓輸送泵10、膨脹閥11、水冷蒸發(fā)器12和回氣換熱器13中的第二通道132依次連通形成循環(huán)回路；太陽(yáng)光熱聚焦裝置3設(shè)置于加熱罐2周圍，透平膨脹機(jī)5與發(fā)電機(jī)6連接，所述循環(huán)回路中流通有二氧化碳工質(zhì)。

4、可選的，熔鹽儲(chǔ)熱罐4在有太陽(yáng)光照條件下吸收熱能，在無(wú)太陽(yáng)光照條件下釋放熱能加熱二氧化碳工質(zhì)。

5、可選的，超臨界二氧化碳太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電制熱制冷循環(huán)系統(tǒng)還包括低溫室9，低溫室9內(nèi)設(shè)置有低溫儲(chǔ)液罐8，低溫儲(chǔ)液罐8的輸入端與回氣換熱器13中的第一通道131連接，低溫儲(chǔ)液罐8的輸出端與增壓輸送泵10連接。

6、可選的，低溫室9的內(nèi)部溫度為0℃以下。

7、第二方面，本發(fā)明提供了一種控制方法，應(yīng)用于包括低溫室9和低溫儲(chǔ)液罐8的超臨界二氧化碳太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電制熱制冷循環(huán)系統(tǒng)，所述控制方法包括：

8、高溫高壓超臨界二氧化碳工質(zhì)進(jìn)入透平膨脹機(jī)5做功，以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)6發(fā)電；

9、高溫高壓二氧化碳工質(zhì)經(jīng)透平膨脹機(jī)5的排氣口排出后依次輸送到水冷換熱器7、回氣換熱器13中的第一通道以及低溫儲(chǔ)液罐8中進(jìn)行降溫降壓，得到壓力為p1的低溫液態(tài)二氧化碳工質(zhì)；

10、壓力為p1的低溫液態(tài)二氧化碳工質(zhì)經(jīng)增壓輸送泵10增壓，得到壓力為p2的低溫液態(tài)二氧化碳工質(zhì)；

11、增壓后的低溫液態(tài)二氧化碳工質(zhì)經(jīng)膨脹閥11節(jié)流降壓，得到壓力為p3的低溫液態(tài)二氧化碳工質(zhì)，p1＜p3＜p2；

12、壓力為p3的低溫液態(tài)二氧化碳工質(zhì)進(jìn)入水冷蒸發(fā)器12中進(jìn)行低溫蒸發(fā)，得到低溫氣態(tài)二氧化碳工質(zhì)；

13、低溫氣態(tài)二氧化碳工質(zhì)進(jìn)入回氣換熱器13中的第二通道并與第一通道中的二氧化碳工質(zhì)進(jìn)行換熱，以對(duì)第二通道中的氣態(tài)二氧化碳工質(zhì)加熱；

14、加熱后的氣態(tài)二氧化碳工質(zhì)被吸入熱泵壓縮機(jī)1中進(jìn)行壓縮，得到高溫高壓超臨界二氧化碳工質(zhì)；

15、高溫高壓超臨界二氧化碳工質(zhì)通過(guò)加熱罐2或熔鹽儲(chǔ)熱罐4進(jìn)一步加熱；

16、進(jìn)一步加熱后的高溫高壓超臨界二氧化碳工質(zhì)進(jìn)入透平膨脹機(jī)5做功實(shí)現(xiàn)循環(huán)。

17、可選的，所述控制方法還包括：控制水冷換熱器7的出水口的水流量，以供應(yīng)熱水。

18、可選的，所述控制方法還包括：控制水冷蒸發(fā)器12的出水口的水流量，以供應(yīng)冷水。

19、可選的，所述控制方法還包括：控制膨脹閥11的開度，以控制水冷蒸發(fā)器12的出水口的水溫。

20、第三方面，本發(fā)明還提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括：至少一個(gè)處理器；以及與所述至少一個(gè)處理器通信連接的存儲(chǔ)器；其中，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行，以使所述至少一個(gè)處理器能夠執(zhí)行如第二方面所述的控制方法。

21、第四方面，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令用于使處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如第二方面所述的控制方法。

22、本發(fā)明的有益效果：

23、從透平膨脹機(jī)5排出的高溫高壓二氧化碳工質(zhì)經(jīng)過(guò)水冷換熱器7和回氣換熱器13換熱進(jìn)行降溫液化，此時(shí)二氧化碳工質(zhì)壓力較低，通過(guò)增壓輸送泵10對(duì)液態(tài)二氧化碳工質(zhì)增壓，第一，可以降低熱泵壓縮機(jī)1的進(jìn)出口壓差，進(jìn)而降低熱泵壓縮機(jī)1的能耗，并且液態(tài)二氧化碳工質(zhì)增壓前后的焓差很小，即增壓輸送泵10的能耗很小，則整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的總耗電量下降。第二，透平膨脹機(jī)5排出的溫度較高的二氧化碳工質(zhì)與水冷換熱器7中的冷水以及回氣換熱器13中的第二通道132中溫度較低的二氧化碳工質(zhì)進(jìn)行換熱，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化碳工質(zhì)的余熱回收；第三，二氧化碳工質(zhì)的蒸發(fā)溫度與蒸發(fā)壓力成正比，采用增壓輸送泵10對(duì)液態(tài)二氧化碳工質(zhì)增壓，即提高了液態(tài)二氧化碳工質(zhì)的蒸發(fā)溫度，避免因蒸發(fā)溫度過(guò)低而導(dǎo)致水冷蒸發(fā)器12出水口的水溫過(guò)低進(jìn)而導(dǎo)致水結(jié)冰（0℃以下），同時(shí)液態(tài)二氧化碳工質(zhì)在低溫蒸發(fā)時(shí)也吸收利用了水冷蒸發(fā)器12中循環(huán)水的低品位熱能。綜上可知，整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的對(duì)外發(fā)電效率將高于現(xiàn)有的基于布雷頓循環(huán)超臨界二氧化碳工質(zhì)透平發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)。

24、應(yīng)當(dāng)理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標(biāo)識(shí)本發(fā)明的實(shí)施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過(guò)以下的說(shuō)明書而變得容易理解。

技術(shù)特征：

1.超臨界二氧化碳太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電制熱制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，包括熱泵壓縮機(jī)（1）、加熱罐（2）、太陽(yáng)光熱聚焦裝置（3）、熔鹽儲(chǔ)熱罐（4）、透平膨脹機(jī)（5）、發(fā)電機(jī)（6）、水冷換熱器（7）、增壓輸送泵（10）、膨脹閥（11）、水冷蒸發(fā)器（12）和回氣換熱器（13），回氣換熱器（13）包括互相換熱的第一通道（131）和第二通道（132）；

2.如權(quán)利要求1所述的超臨界二氧化碳太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電制熱制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，熔鹽儲(chǔ)熱罐（4）在有太陽(yáng)光照條件下吸收熱能，在無(wú)太陽(yáng)光照條件下釋放熱能加熱二氧化碳工質(zhì)。

3.如權(quán)利要求1或2所述的超臨界二氧化碳太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電制熱制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括低溫室（9），低溫室（9）內(nèi)設(shè)置有低溫儲(chǔ)液罐（8），低溫儲(chǔ)液罐（8）的輸入端與回氣換熱器（13）中的第一通道（131）連接，低溫儲(chǔ)液罐（8）的輸出端與增壓輸送泵（10）連接。

4.如權(quán)利要求3所述的超臨界二氧化碳太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電制熱制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，低溫室（9）的內(nèi)部溫度為0℃以下。

5.一種控制方法，其特征在于，應(yīng)用于如權(quán)利要求3或4所述的超臨界二氧化碳太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電制熱制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制方法包括：

6.如權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，還包括：

7.如權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，還包括：

8.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，還包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括：

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令用于使處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求5-8任一項(xiàng)所述的控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種超臨界二氧化碳太陽(yáng)光熱儲(chǔ)能發(fā)電制熱制冷循環(huán)系統(tǒng)和控制方法，在循環(huán)系統(tǒng)中，熱泵壓縮機(jī)、加熱罐、熔鹽儲(chǔ)熱罐、透平膨脹機(jī)、水冷換熱器、回氣換熱器中的第一通道、增壓輸送泵、膨脹閥、水冷蒸發(fā)器以及回氣換熱器中的第二通道依次連通形成循環(huán)回路；太陽(yáng)光熱聚焦裝置設(shè)置于加熱罐周圍，透平膨脹機(jī)與發(fā)電機(jī)連接，循環(huán)回路中流通有二氧化碳工質(zhì)。透平膨脹機(jī)排出的高溫二氧化碳工質(zhì)在水冷換熱器和回氣換熱器中進(jìn)行換熱，以實(shí)現(xiàn)余熱回收；通過(guò)增壓輸送泵對(duì)液態(tài)二氧化碳工質(zhì)增壓，降低了熱泵壓縮機(jī)能耗，同時(shí)提高了液態(tài)二氧化碳工質(zhì)的蒸發(fā)溫度，避免液態(tài)二氧化碳工質(zhì)進(jìn)入水冷蒸發(fā)器中進(jìn)行低溫蒸發(fā)時(shí)因蒸發(fā)溫度過(guò)低而導(dǎo)致水溫過(guò)低。

技術(shù)研發(fā)人員：李建國(guó),趙密升,林文康
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東紐恩泰新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15