本發(fā)明屬于儲能，涉及一種蒸汽發(fā)電聯(lián)合壓縮co2儲能系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、可再生能源特別是風電和光伏發(fā)電具有明顯的波動性、周期性和不確定性等不利因素，其大規(guī)模并網(wǎng)不僅給電網(wǎng)系統(tǒng)帶來前所未有的挑戰(zhàn)，也造成了巨大的能量浪費。因此，開發(fā)規(guī)?；咝δ芟到y(tǒng)已經(jīng)成為學界和社會的重要共識。儲能系統(tǒng)可以周期性儲存多余電量，并在用電高峰時進行釋能發(fā)電，不但是實現(xiàn)可再生能源發(fā)電規(guī)模化接入、平滑持續(xù)電力輸出、調(diào)峰調(diào)頻的重要手段，而且可以提高電網(wǎng)輸配電側(cè)的整體效率、安全性和經(jīng)濟性。

2、為了進一步提高儲能系統(tǒng)的儲能效率與能量密度，提出了以co2為工質(zhì)的二氧化碳儲能(carbon-dioxide?energy?storage，ces)系統(tǒng)，由于co2臨界點(7.39mpa和30.98℃)相對空氣(3.77mpa和-140.5℃)容易達到，無毒、不易燃、安全等級為a1，且超臨界二氧化碳(s-co2)具有優(yōu)良的熱力學性質(zhì)：黏度小、密度大、導熱性能好，系統(tǒng)寄生能耗也相對較低?；诔Ｒ?guī)儲能設(shè)計參數(shù)，相同狀態(tài)和壓力下co2儲存密度均大于空氣，其中液態(tài)儲存時最高，從而使得ces系統(tǒng)具有較高的儲能潛力。

3、基于我國多煤、缺油、少氣的能源稟賦，創(chuàng)造一種兼有儲能功能的燃煤發(fā)電-co2調(diào)峰系統(tǒng)，對我國保證能源安全和構(gòu)建高比例清潔能源的新型電力系統(tǒng)具有重要意義，將重新定義綠色煤電，在全世界也有廣闊的市場。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種蒸汽發(fā)電聯(lián)合壓縮co2儲能系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法能夠同時實現(xiàn)燃煤加熱蒸汽循環(huán)發(fā)電以及超-跨臨界co2發(fā)電和儲能。

2、為達到上述目的，本發(fā)明公開了一種蒸汽發(fā)電聯(lián)合壓縮co2儲能系統(tǒng)，包括液態(tài)co2循環(huán)系統(tǒng)及燃煤蒸汽發(fā)電單元；所述液態(tài)co2循環(huán)系統(tǒng)包括低壓儲罐、冷庫、高壓等壓儲罐、第一接口、第二接口、第三接口及第四接口；

3、低壓儲罐與冷庫相連通，冷庫的出口經(jīng)第一壓縮機、第一中間冷卻器的殼側(cè)、第二壓縮機、第二中間冷卻器的殼側(cè)、第二冷凝器與高壓等壓儲罐的入口相連通，高壓等壓儲罐的出口依次經(jīng)第二增壓泵、第一預熱器的殼側(cè)、第一透平、第二預熱器的殼側(cè)、第二透平及第三冷凝器與冷庫的入口相連通。

4、第一接口分別與第一預熱器的管側(cè)入口及第二預熱器的管側(cè)入口相連通，第一預熱器的管側(cè)出口及第二預熱器的管側(cè)出口與第二接口相連通；第四接口分別與第一中間冷卻器的管側(cè)入口及第二中間冷卻器的管側(cè)入口相連通，第一中間冷卻器的管側(cè)出口及第二中間冷卻器的管側(cè)出口經(jīng)低品位熱網(wǎng)與第三接口相連通；

5、所述第一接口、第二接口、第三接口及第四接口分別與燃煤蒸汽發(fā)電單元相連通。

6、進一步的，低壓儲罐與冷庫之間通過節(jié)流閥相連通。

7、進一步的，所述液態(tài)co2循環(huán)系統(tǒng)還包括電機，電機與第一壓縮機的驅(qū)動軸及第二壓縮機的驅(qū)動軸相連接。

8、進一步的，所述液態(tài)co2循環(huán)系統(tǒng)還包括第二發(fā)電機，第二發(fā)電機與第一透平及第二透平相連接。

9、進一步的，所述燃煤蒸汽發(fā)電單元包括鍋爐、蒸汽高壓缸、蒸汽中壓缸、蒸汽低壓缸及除氧器；

10、鍋爐的主蒸汽出口與蒸汽高壓缸的入口相連通，蒸汽高壓缸的排汽口經(jīng)鍋爐的再熱側(cè)與蒸汽中壓缸的入口相連通，蒸汽中壓缸的排汽口經(jīng)蒸汽調(diào)節(jié)閥與蒸汽低壓缸的入口相連通，蒸汽低壓缸的排汽口依次經(jīng)冷凝器、冷凝水泵、第四低壓加熱器的管側(cè)、第三低壓加熱器的管側(cè)、第二低壓加熱器的管側(cè)、第一低壓加熱器的管側(cè)與除氧器的入口相連通，除氧器的出口依次經(jīng)給水泵、第一增壓泵、第三高壓加熱器的管側(cè)、第二高壓加熱器的管側(cè)及第一高壓加熱器的管側(cè)與鍋爐的給水入口相連通；

11、第五接口與蒸汽高壓缸的一段抽汽口、蒸汽高壓缸的二段抽汽口、蒸汽中壓缸的一段抽汽口、蒸汽中壓缸的二段抽汽口、蒸汽低壓缸的一段抽汽口及蒸汽低壓缸的二段抽汽口相連接；

12、第六接口與第二高壓加熱器的殼側(cè)入口、第三高壓加熱器的殼側(cè)入口、第三高壓加熱器的殼側(cè)出口、除氧器的入口、第二低壓加熱器的殼側(cè)入口及第二低壓加熱器的殼側(cè)出口相連通；

13、第七接口與除氧器的出口、除氧器的入口及第一低壓加熱器的管側(cè)入口相連通；

14、第八接口與冷凝水泵的出口相連通；

15、第一接口與第五接口相連通，第二接口與第六接口相連通，第三接口與第七接口相連通，第四接口與第八接口相連通。

16、進一步的，蒸汽高壓缸的抽汽口與第一高壓加熱器的殼側(cè)及第四抽汽調(diào)節(jié)閥的入口相連通，蒸汽高壓缸的排汽口與第二高壓加熱器的殼側(cè)及第三抽汽調(diào)節(jié)閥的入口相連通；

17、蒸汽中壓缸的一段抽汽口與第二抽汽調(diào)節(jié)閥的入口及第三高壓加熱器的殼側(cè)相連通，蒸汽中壓缸的二段抽汽口與第一抽汽調(diào)節(jié)閥的入口、除氧器的蒸汽入口及小汽機的入口相連通，蒸汽低壓缸的一段抽汽口與第五抽汽調(diào)節(jié)閥的入口及第一低壓加熱器的殼側(cè)相連通，蒸汽低壓缸的二段抽汽口與第六抽汽調(diào)節(jié)閥的入口及第二低壓加熱器的殼側(cè)相連通，蒸汽低壓缸的三段抽汽口與第三低壓加熱器的殼側(cè)相連通，蒸汽低壓缸的四段抽汽口與第四低壓加熱器的殼側(cè)相連通；

18、第一抽汽調(diào)節(jié)閥的出口、第二抽汽調(diào)節(jié)閥的出口、第三抽汽調(diào)節(jié)閥的出口、第四抽汽調(diào)節(jié)閥出口、第五抽汽調(diào)節(jié)閥的出口及第六抽汽調(diào)節(jié)閥的出口與第五接口相連通。

19、進一步的，第一高壓加熱器的殼側(cè)出口依次經(jīng)第二高壓加熱器的殼側(cè)及第三高壓加熱器的殼側(cè)與除氧器的入口相連通；第一低壓加熱器的殼側(cè)出口與第二低壓加熱器的殼側(cè)入口相連通，第二低壓加熱器的殼側(cè)出口經(jīng)疏水泵與第一低壓加熱器的管側(cè)入口相連通；第三低壓加熱器的殼側(cè)出口經(jīng)第四低壓加熱器的殼側(cè)與第一冷凝器相連通。

20、進一步的，第六接口分別與第一回水調(diào)節(jié)閥的入口、第二回水調(diào)節(jié)閥的入口、第三回水調(diào)節(jié)閥的入口、第四回水調(diào)節(jié)閥的入口、第五回水調(diào)節(jié)閥的入口及第六回水調(diào)節(jié)閥的入口，第一回水調(diào)節(jié)閥的出口與第二高壓加熱器的殼側(cè)入口相連通，第二回水調(diào)節(jié)閥的出口第三高壓加熱器的殼側(cè)入口相連通，第三回水調(diào)節(jié)閥的出口與第三高壓加熱器的殼側(cè)出口相連通，第四回水調(diào)節(jié)閥的粗口與除氧器的入口相連通，第五回水調(diào)節(jié)閥的出口與第二低壓加熱器的殼側(cè)入口相連通，第六回水調(diào)節(jié)閥的出口與疏水泵的入口相連通。

21、進一步的，第七接口與第七回水調(diào)節(jié)閥的入口、第八回水調(diào)節(jié)閥的入口及第九回水調(diào)節(jié)閥的入口相連通，第七回水調(diào)節(jié)閥的出口與給水泵的入口相連通，第八回水調(diào)節(jié)閥的出口與除氧器的入口相連通，第九回水調(diào)節(jié)閥的出口與第一低壓加熱器的管側(cè)入口相連通。

22、本發(fā)明公開了一種蒸汽發(fā)電聯(lián)合壓縮co2儲能方法，包括以下步驟：

23、在用電低谷段儲能過程中，從低壓儲罐輸出的液態(tài)co2進行節(jié)流進入到冷庫中，再通過向冷庫傳遞冷能量轉(zhuǎn)化為氣體二氧化碳，隨后在第一壓縮機及第二壓縮機中被外部電網(wǎng)的剩余電力壓縮，其中，壓縮過程中產(chǎn)生的熱量由第四接口引入的冷凝水在第一中間冷卻器及第二中間冷卻器中回收，加熱后的給水經(jīng)第三接口進入到燃煤蒸汽發(fā)電單元中，釋放壓縮熱后形成的超臨界co2在第二冷凝器中液化，最終儲存在高壓等壓儲罐中；

24、在用電高峰段峰值釋能過程中，高壓等壓儲罐輸出的液態(tài)co2經(jīng)第二增壓泵加壓，然后在第一預熱器及第二預熱器中，經(jīng)第一接口引入的抽汽進行預熱，抽汽放熱所形成的排水經(jīng)第二接口進入到燃煤蒸汽發(fā)電單元中，吸熱所形成的高溫超臨界co2進入第一透平及第二透平中進行發(fā)電，再被第三冷凝器冷卻，然后利用充電時儲存在冷庫中的冷能量冷卻為液態(tài)，再存儲于低壓儲罐中。

25、本發(fā)明具有以下有益效果：

26、本發(fā)明所述的蒸汽發(fā)電聯(lián)合壓縮co2儲能系統(tǒng)及方法在具體操作時，將燃煤蒸汽發(fā)電單元作為液態(tài)co2循環(huán)系統(tǒng)的熱源和間冷冷源，其中，利用從高壓缸、中壓缸以及低壓缸的前膨脹級抽出的熱蒸汽進入加熱co2工質(zhì)，并將來自于冷凝器的冷水用來吸收co2壓縮熱能，實現(xiàn)液態(tài)co2循環(huán)系統(tǒng)的熱解耦，所述液態(tài)co2循環(huán)系統(tǒng)包括超臨界co2布雷頓循環(huán)及液態(tài)co2儲能，同時實現(xiàn)燃煤加熱蒸汽循環(huán)發(fā)電以及超-跨臨界co2發(fā)電和儲能，實現(xiàn)整體系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運行，具有良好的工程應(yīng)用意義和科研價值。