CN111878330A - 一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***及方法 - Google Patents

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Abstract

一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***及方法，包括压气机，压气机的入口与外界空气相连通，压气机的出口与空气回热器的低温侧入口连通，空气回热器的低温侧出口与空气涡轮入口连通，空气涡轮的出口分为两路，一路与太阳能集热器的入口相连通，另一路与高温蓄热器的入口连接，太阳能集热器出口分为两路，一路连接高温蓄热器的入口，另一路连接空气‑二氧化碳换热器的空气侧入口，高温蓄热器的出口分为两路，一路连接空气‑二氧化碳换热器的空气侧入口，另一路与空气‑二氧化碳换热器的空气侧出口汇合后连接空气换热器的高温侧入口，空气换热器的高温侧出口与外界空气相连通。本发明能够有效地减少材料费用和材料消耗，发电效率更高。

Description

一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***及方法
技术领域
本发明涉及太阳能发电技术领域，特别涉及一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***及方法。
背景技术
太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，由于太阳能光热发电理论上可以达到与太阳温度一样的高温，而众所周知，温度越高热效率越高，所以太阳能光热发电越发受到重视。
光热发电需要将光能转换为热能，再通过热力循环实现热电转换，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，***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。尤其是当热端温度达到500℃以上后超临界二氧化碳布雷顿循环的优势会随着温度越来越明显，其热效率会逐渐拉开与传统蒸汽循环或其他工质循环的距离。
但是目前塔式太阳能的集热温度并不高，其中材料问题占了很大一部分原因，目前实际应用于汽轮机组发电的高温材料在620℃以内，远低于太阳能集热器可以达到的热源温度，另外，太阳能光热发电一般必须考虑储热，大型储热装置一般布置在地面上，因此在塔顶的集热器与储热装置以及发电机组的距离会比较远，加之效率较高的发电机组主汽压力都比较，因此管壁非常厚，若都采用能够耐高温的合金材料制作管道，并且输送如此远距离，费用将十分巨大，显然不能被接受。
发明内容
为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***及方法，能够有效地减少材料费用和材料消耗，发电效率更高。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***，包括压气机1，压气机1的入口与外界空气相连通，压气机1的出口与空气回热器2的低温侧入口连通，空气回热器2的低温侧出口与空气涡轮3入口连通，空气涡轮3的出口分为两路，一路与太阳能集热器4的入口相连通，另一路与高温蓄热器13的入口连接，太阳能集热器4出口分为两路，一路连接高温蓄热器13的入口，另一路连接空气-二氧化碳换热器5的空气侧入口，所述高温蓄热器13的出口分为两路，一路连接空气-二氧化碳换热器5的空气侧入口，另一路与空气-二氧化碳换热器5的空气侧出口汇合后连接空气换热器2的高温侧入口，空气换热器2的高温侧出口与外界空气相连通。
所述空气-二氧化碳换热器5的二氧化碳侧出口与二氧化碳透平6的入口相连通，二氧化碳透平6的出口与二氧化碳回热器7的高温侧入口相连通，二氧化碳回热器7的高温侧出口与预冷器8的二氧化碳侧入口相连通，预冷器8的二氧化碳侧出口与二氧化碳压缩机9的入口相连通，二氧化碳压缩机9的出口与二氧化碳回热器7的低温侧入口相连通，二氧化碳回热器7的低温侧出口与空气-二氧化碳换热器5的二氧化碳侧入口相连通。
所述空气涡轮3的出口与高温蓄热器13的入口之间处设置有1号阀门10，所述太阳能集热器4的出口分为两路，一路与2号阀门11的入口连接，2号阀门11的出口连接空气-二氧化碳换热器5的空气侧入口，另一路与3号阀门12的入口连接，1号阀门10与3号阀门12的出口汇合后与高温蓄热器13的入口连接。
所述高温蓄热器13的出口分为两路，一路与4号阀门14的入口连接，另一路无5号阀门15的入口连接，4号阀门14的出口与2号阀门11的出口汇合后与空气-二氧化碳换热器5的空气侧入口相连通，空气-二氧化碳换热器5的空气侧出口与5号阀门15的出口汇合后与空气换热器2的高温侧入口相连通。
一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***的运行方法，包括以下步骤；
在阳光充足，并且高温蓄热器13中热量不足时，关闭1号阀门10，4号阀14，开启2号阀门11、3号阀门12、5号阀门15，首先压气机1从外界大气中吸收空气进行压缩，然后送入空气回热器2冷侧吸收热量，被加热后的压缩空气进入空气涡轮3膨胀做功，膨胀后的低压空气进入太阳能集热器4吸收热量，被加热到高温的空气分为两路，一部分经过2号阀门11直接进入空气-二氧化碳换热器5进行放热，另一部分经过3号阀门12进入高温蓄热器13放热，在高温蓄热器13中放热后的空气经过5号阀门15与空气-二氧化碳换热器5放热后的空气汇合后进入空气回热器2的热侧继续放热，最后排出到外界大气之中，此时超临界二氧化碳循环正常运行；
在阳光不足，但仍然可以提供一定的热量，并且高温蓄热器13中可以提供足够热量时，关闭1号阀门10、2号阀门11、5号阀门15，开启3号阀门12、4号阀门14，首先压气机1从外界大气中吸收空气进行压缩，然后送入空气回热器2冷侧吸收热量，被加热后的压缩空气进入空气涡轮3膨胀做功，膨胀后的低压空气进入太阳能集热器4吸收热量，吸收一定热量的空气经过3号阀门12进入高温蓄热器13继续吸收热量，然后经过4号阀门14在空气-二氧化碳换热器5中放热，之后进入空气回热器2的热侧继续放热，最后排出到外界大气之中，超临界二氧化碳循环本身正常运行；
在阳光无法提供热量，并且高温蓄热器13中可以提供足够热量时，关闭2号阀门11、3号阀门12、5号阀门15，开启1号阀门10、4号阀14，首先压气机1从外界大气中吸收空气进行压缩，然后送入空气回热器2冷侧吸收热量，被加热后的压缩空气进入空气涡轮3膨胀做功，膨胀后的低压空气直接经过1号阀门10进入高温蓄热器13吸收热量，然后经过4号阀门14在空气-二氧化碳换热器5中放热，之后进入空气回热器2的热侧继续放热，最后排出到外界大气之中，超临界二氧化碳循环本身正常运行；
在阳光不足，同时高温蓄热器13中也热量不足以提供超临界二氧化碳循环的高温热量，但是可以满足空气布雷顿循环的温度时，关闭2号阀门11、3号阀门12、4号阀门14，开启1号阀门10、5号阀门15，首先压气机1从外界大气中吸收空气进行压缩，然后送入空气回热器2冷侧吸收热量，被加热后的压缩空气进入空气涡轮3膨胀做功，膨胀后的低压空气直接经过1号阀门10进入高温蓄热器13吸收热量，然后直接经过5号阀门15进入空气回热器2的热侧放热，最后排出到外界大气之中，此时超临界二氧化碳循环本身停止运行。
所述超临界二氧化碳循环为闭式循环，在空气-二氧化碳换热器5中吸收了高温空气释放的热量之后的高压超临界二氧化碳进入二氧化碳透平6做功，膨胀做功之后变为低压超临界二氧化碳，低压超临界二氧化碳首先进入二氧化碳回热器7热侧释放余热，然后进入预冷器8继续被冷却，被冷却后的低压低温超临界二氧化碳进入二氧化碳压缩机9被增压，增压后的超临界二氧化碳进入二氧化碳回热器7冷侧吸收热量，然后再进入空气-二氧化碳换热器5继续吸收热量，最终达到最高温度，最后进入二氧化碳透平6完成最终循环。
本发明的有益效果：
本发明所述的一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***，首先采用空气布雷顿循环透平的排气作为太阳能集热器的吸热工质，压力接近常压，因此集热器，以及输送流体的通道材料可以选用常用采用，不用考虑高温下强度的问题。当高温热流体输送到储能***以及机组附近后再选用高温合金材料，这样可以大大减少材料费用。
另外，本发明采用了超临界二氧化碳发电机组，它具有体积小的特点，也可以减少材料消耗。加上本***采用了空气布雷顿循环与超临界二氧化碳发电机组相结合，发电效率会更加高。
同时，本***配备了高温蓄热设备及相关管路阀门，这使得该***具备了能量储存和调节功能，可以大大减少太阳辐射随时间变化给电网造成的冲击。并且蓄热***可以兼顾超临界二氧化碳循环蓄热和空气布雷顿循环蓄热，可以实现在高温的超临界二氧化碳布雷顿循环停止运行后，空气布雷顿循环利用中高温热量继续运行一段时间，最大限度的利用了太阳能热量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，压气机1、空气回热器2、空气涡轮3、太阳能集热器4、空气-二氧化碳换热器5、二氧化碳透平6、二氧化碳回热器7、预冷器8、二氧化碳压缩机9、1号阀门10、2号阀门11、3号阀门12、高温蓄热器13、4号阀门14、5号阀门15。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
参考图1，本发明所述的一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***，其特征在于，包括压气机1、空气回热器2、空气涡轮3、太阳能集热器4、空气-二氧化碳换热器5、二氧化碳透平6、二氧化碳回热器7、预冷器8、二氧化碳压缩机9、1号阀门10、2号阀门11、3号阀门12、高温蓄热器13、4号阀门14，压气机1的入口与外界空气相连通，压气机1的出口与空气回热器2的低温侧入口连通，空气回热器2的低温侧出口与空气涡轮入口连通，空气涡轮3的出口分为两路，一路与太阳能集热器4的入口相连通，另一路与1号阀门10的入口连接，太阳能集热器4的出口分为两路，一路与2号阀门11的入口连接，另一路与3号阀门12的入口连接，1号阀门10与3号阀门12的出口汇合后与高温蓄热器13的入口连接，高温蓄热器13的出口分为两路，一路与4号阀门14的入口连接，另一路无5号阀门的入口连接，4号阀门14的出口与2号阀门11的出口汇合后与空气-二氧化碳换热器5的空气侧入口相连通，空气-二氧化碳换热器5的空气侧出口与5号阀门15的出口汇合后与空气换热器2的高温侧入口相连通，空气换热器2的高温侧出口与外界空气相连通，二氧化碳透平6的出口与二氧化碳回热器7的高温侧入口相连通，二氧化碳回热器7的高温侧出口与预冷器8的二氧化碳侧入口相连通，预冷器8的二氧化碳侧出口与二氧化碳压缩机9的入口相连通，二氧化碳压缩机9的出口与二氧化碳回热器7的低温侧入口相连通，二氧化碳回热器7的低温侧出口与空气-二氧化碳换热器5的二氧化碳侧入口相连通，空气-二氧化碳换热器5的二氧化碳侧出口与二氧化碳透平6的入口相连通。
本发明的具体工作过程为：
在阳光充足，并且高温蓄热器13中热量不足时，关闭1号阀门10，4号阀14，开启2号阀门11、3号阀门12、5号阀门15，首先压气机1从外界大气中吸收空气进行压缩，然后送入空气回热器2冷侧吸收热量，被加热后的压缩空气进入空气涡轮3膨胀做功，膨胀后的低压空气进入太阳能集热器4吸收热量，被加热到高温的空气分为两路，一部分经过2号阀门11直接进入空气-二氧化碳换热器5进行放热，另一部分经过3号阀门12进入高温蓄热器13放热，在高温蓄热器13中放热后的空气经过5号阀门15与空气-二氧化碳换热器5放热后的空气汇合后进入空气回热器2的热侧继续放热，最后排出到外界大气之中。此时超临界二氧化碳循环正常运行，超临界二氧化碳循环为闭式循环，在空气-二氧化碳换热器5中吸收了高温空气释放的热量之后的高压超临界二氧化碳进入二氧化碳透平6做功，膨胀做功之后变为低压超临界二氧化碳，低压超临界二氧化碳首先进入二氧化碳回热器7热侧释放余热，然后进入预冷器8继续被冷却，被冷却后的低压低温超临界二氧化碳进入二氧化碳压缩机9被增压，增压后的超临界二氧化碳进入二氧化碳回热器7冷侧吸收热量，然后再进入空气-二氧化碳换热器5继续吸收热量，最终达到最高温度，最后进入二氧化碳透平6完成最终循环。
在阳光不足，但仍然可以提供一定的热量，并且高温蓄热器13中可以提供足够热量时，关闭1号阀门10、2号阀门11、5号阀门15，开启3号阀门12、4号阀14，首先压气机1从外界大气中吸收空气进行压缩，然后送入空气回热器2冷侧吸收热量，被加热后的压缩空气进入空气涡轮3膨胀做功，膨胀后的低压空气进入太阳能集热器4吸收热量，吸收一定热量的空气经过3号阀门12进入高温蓄热器13继续吸收热量，然后经过4号阀门14在空气-二氧化碳换热器5中放热，之后进入空气回热器2的热侧继续放热，最后排出到外界大气之中。超临界二氧化碳循环本身正常运行。
在阳光无法提供热量，并且高温蓄热器13中可以提供足够热量时，关闭2号阀门11、3号阀门12、5号阀门15，开启1号阀门10、4号阀14，首先压气机1从外界大气中吸收空气进行压缩，然后送入空气回热器2冷侧吸收热量，被加热后的压缩空气进入空气涡轮3膨胀做功，膨胀后的低压空气直接经过1号阀门10进入高温蓄热器13吸收热量，然后经过4号阀门14在空气-二氧化碳换热器5中放热，之后进入空气回热器2的热侧继续放热，最后排出到外界大气之中。超临界二氧化碳循环本身正常运行。
在阳光不足，同时高温蓄热器13中也热量不足以提供超临界二氧化碳循环的高温热量，但是可以满足空气布雷顿循环的温度时，关闭2号阀门11、3号阀门12、4号阀14，开启1号阀门10、5号阀门15，首先压气机1从外界大气中吸收空气进行压缩，然后送入空气回热器2冷侧吸收热量，被加热后的压缩空气进入空气涡轮3膨胀做功，膨胀后的低压空气直接经过1号阀门10进入高温蓄热器13吸收热量，然后直接经过5号阀门15进入空气回热器2的热侧放热，最后排出到外界大气之中。此时超临界二氧化碳循环本身停止运行。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 (6)

1.一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***，其特征在于，包括压气机(1)，压气机(1)的入口与外界空气相连通，压气机(1)的出口与空气回热器(2)的低温侧入口连通，空气回热器(2)的低温侧出口与空气涡轮(3)入口连通，空气涡轮(3)的出口分为两路，一路与太阳能集热器(4)的入口相连通，另一路与高温蓄热器(13)的入口连接，太阳能集热器(4)出口分为两路，一路连接高温蓄热器(13)的入口，另一路连接空气-二氧化碳换热器(5)的空气侧入口，所述高温蓄热器(13)的出口分为两路，一路连接空气-二氧化碳换热器(5)的空气侧入口，另一路与空气-二氧化碳换热器(5)的空气侧出口汇合后连接空气换热器(2)的高温侧入口，空气换热器(2)的高温侧出口与外界空气相连通。
2.根据权利要求1所述的一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***，其特征在于，所述空气-二氧化碳换热器(5)的二氧化碳侧出口与二氧化碳透平(6)的入口相连通，二氧化碳透平(6)的出口与二氧化碳回热器(7)的高温侧入口相连通，二氧化碳回热器(7)的高温侧出口与预冷器(8)的二氧化碳侧入口相连通，预冷器(8)的二氧化碳侧出口与二氧化碳压缩机(9)的入口相连通，二氧化碳压缩机(9)的出口与二氧化碳回热器(7)的低温侧入口相连通，二氧化碳回热器(7)的低温侧出口与空气-二氧化碳换热器(5)的二氧化碳侧入口相连通。
3.根据权利要求1所述的一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***，其特征在于，所述空气涡轮(3)的出口与高温蓄热器(13)的入口之间处设置有1号阀门(10)，所述太阳能集热器(4)的出口分为两路，一路与2号阀门(11)的入口连接，2号阀门(11)的出口连接空气-二氧化碳换热器(5)的空气侧入口，另一路与3号阀门(12)的入口连接，1号阀门(10)与3号阀门(12)的出口汇合后与高温蓄热器(13)的入口连接。
4.根据权利要求1所述的一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***，其特征在于，所述高温蓄热器(13)的出口分为两路，一路与4号阀门(14)的入口连接，另一路无5号阀门(15)的入口连接，4号阀门(14)的出口与2号阀门(11)的出口汇合后与空气-二氧化碳换热器(5)的空气侧入口相连通，空气-二氧化碳换热器(5)的空气侧出口与5号阀门(15)的出口汇合后与空气换热器(2)的高温侧入口相连通。
5.基于权利要求1所述一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***的运行方法，其特征在于，包括以下步骤；
在阳光充足，并且高温蓄热器(13)中热量不足时，关闭1号阀门(10)，4号阀(14)，开启2号阀门(11)、3号阀门(12)、5号阀门(15)，首先压气机(1)从外界大气中吸收空气进行压缩，然后送入空气回热器(2)冷侧吸收热量，被加热后的压缩空气进入空气涡轮(3)膨胀做功，膨胀后的低压空气进入太阳能集热器(4)吸收热量，被加热到高温的空气分为两路，一部分经过2号阀门(11)直接进入空气-二氧化碳换热器(5)进行放热，另一部分经过3号阀门(12)进入高温蓄热器(13)放热，在高温蓄热器(13)中放热后的空气经过5号阀门(15)与空气-二氧化碳换热器(5)放热后的空气汇合后进入空气回热器(2)的热侧继续放热，最后排出到外界大气之中，此时超临界二氧化碳循环正常运行；
在阳光不足，但仍然可以提供一定的热量，并且高温蓄热器13中可以提供足够热量时，关闭1号阀门(10)、2号阀门(11)、5号阀门(15)，开启3号阀门(12)、4号阀门(14)，首先压气机(1)从外界大气中吸收空气进行压缩，然后送入空气回热器(2)冷侧吸收热量，被加热后的压缩空气进入空气涡轮(3)膨胀做功，膨胀后的低压空气进入太阳能集热器(4)吸收热量，吸收一定热量的空气经过3号阀门(12)进入高温蓄热器(13)继续吸收热量，然后经过4号阀门(14)在空气-二氧化碳换热器(5)中放热，之后进入空气回热器(2)的热侧继续放热，最后排出到外界大气之中，超临界二氧化碳循环本身正常运行；
在阳光无法提供热量，并且高温蓄热器(13)中可以提供足够热量时，关闭2号阀门(11)、3号阀门(12)、5号阀门(15)，开启1号阀门(10)、4号阀(14)，首先压气机(1)从外界大气中吸收空气进行压缩，然后送入空气回热器(2)冷侧吸收热量，被加热后的压缩空气进入空气涡轮(3)膨胀做功，膨胀后的低压空气直接经过1号阀门(10)进入高温蓄热器(13)吸收热量，然后经过4号阀门(14)在空气-二氧化碳换热器(5)中放热，之后进入空气回热器(2)的热侧继续放热，最后排出到外界大气之中，超临界二氧化碳循环本身正常运行；
在阳光不足，同时高温蓄热器(13)中也热量不足以提供超临界二氧化碳循环的高温热量，但是可以满足空气布雷顿循环的温度时，关闭2号阀门(11)、3号阀门(12)、4号阀门(14)，开启1号阀门(10)、5号阀门(15)，首先压气机(1)从外界大气中吸收空气进行压缩，然后送入空气回热器(2)冷侧吸收热量，被加热后的压缩空气进入空气涡轮(3)膨胀做功，膨胀后的低压空气直接经过1号阀门(10)进入高温蓄热器(13)吸收热量，然后直接经过5号阀门(15)进入空气回热器(2)的热侧放热，最后排出到外界大气之中，此时超临界二氧化碳循环本身停止运行。
6.根据权利要求5所述的一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***的运行方法，其特征在于，所述超临界二氧化碳循环为闭式循环，在空气-二氧化碳换热器(5)中吸收了高温空气释放的热量之后的高压超临界二氧化碳进入二氧化碳透平(6)做功，膨胀做功之后变为低压超临界二氧化碳，低压超临界二氧化碳首先进入二氧化碳回热器(7)热侧释放余热，然后进入预冷器(8)继续被冷却，被冷却后的低压低温超临界二氧化碳进入二氧化碳压缩机(9)被增压，增压后的超临界二氧化碳进入二氧化碳回热器(7)冷侧吸收热量，然后再进入空气-二氧化碳换热器(5)继续吸收热量，最终达到最高温度，最后进入二氧化碳透平(6)完成最终循环。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112683093A (zh) * 2020-12-25 2021-04-20 上海电力大学 一种阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环***

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
CN104405599A (zh) * 2014-09-24 2015-03-11 西安交通大学 一种利用太阳能的燃气-超临界二氧化碳联合动力发电***
CN104896764A (zh) * 2015-04-29 2015-09-09 南京瑞柯徕姆环保科技有限公司 一种太阳能热发电方法及装置
CN104929709A (zh) * 2015-04-16 2015-09-23 集美大学 太阳能湿空气循环电水联产***
CN106499601A (zh) * 2016-12-28 2017-03-15 中国科学院上海高等研究院 带有蓄热的闭式氦气轮机塔式太阳能热发电***
CN107313904A (zh) * 2017-05-27 2017-11-03 集美大学 太阳能空气‑二氧化碳联合循环发电***
CN208870745U (zh) * 2018-08-23 2019-05-17 中储国能(北京)技术有限公司 一种带储能功能的太阳能压缩空气布雷顿循环***
CN109763948A (zh) * 2018-12-25 2019-05-17 西安交通大学 一种超临界二氧化碳太阳能热发电***及运行方法
CN212958972U (zh) * 2020-09-02 2021-04-13 西安热工研究院有限公司 一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
CN104405599A (zh) * 2014-09-24 2015-03-11 西安交通大学 一种利用太阳能的燃气-超临界二氧化碳联合动力发电***
CN104929709A (zh) * 2015-04-16 2015-09-23 集美大学 太阳能湿空气循环电水联产***
CN104896764A (zh) * 2015-04-29 2015-09-09 南京瑞柯徕姆环保科技有限公司 一种太阳能热发电方法及装置
CN106499601A (zh) * 2016-12-28 2017-03-15 中国科学院上海高等研究院 带有蓄热的闭式氦气轮机塔式太阳能热发电***
CN107313904A (zh) * 2017-05-27 2017-11-03 集美大学 太阳能空气‑二氧化碳联合循环发电***
CN208870745U (zh) * 2018-08-23 2019-05-17 中储国能(北京)技术有限公司 一种带储能功能的太阳能压缩空气布雷顿循环***
CN109763948A (zh) * 2018-12-25 2019-05-17 西安交通大学 一种超临界二氧化碳太阳能热发电***及运行方法
CN212958972U (zh) * 2020-09-02 2021-04-13 西安热工研究院有限公司 一种带蓄热的双布雷顿联合循环太阳能发电***

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112683093A (zh) * 2020-12-25 2021-04-20 上海电力大学 一种阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环***
CN112683093B (zh) * 2020-12-25 2022-10-18 上海电力大学 一种阀门切换的蓄热式回热超临界二氧化碳循环***

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