CN215860603U - 一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电*** - Google Patents

一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电*** Download PDF

Info

Publication number
CN215860603U
CN215860603U CN202122179743.8U CN202122179743U CN215860603U CN 215860603 U CN215860603 U CN 215860603U CN 202122179743 U CN202122179743 U CN 202122179743U CN 215860603 U CN215860603 U CN 215860603U
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon dioxide
liquefaction
storage tank
power generation
liquefied
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.)
Active
Application number
CN202122179743.8U
Other languages
English (en)
Inventor
王一丰
肖俊峰
高松
胡孟起
夏林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd filed Critical Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority to CN202122179743.8U priority Critical patent/CN215860603U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN215860603U publication Critical patent/CN215860603U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • 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
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • 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
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
    • 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
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本实用新型提供一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电***，包括二氧化碳液化压缩机，二氧化碳液化压缩机与发电机相连，风电和光伏的发电通过发电机带动二氧化碳液化压缩机将二氧化碳气体液化，液化后的二氧化碳进入液化二氧化碳储存罐储存，所述液化二氧化碳储存罐的输出端一端通过二氧化碳气轮机与发电机相连，另一端通过换热器与二氧化碳气轮机相连，所述二氧化碳气轮机将换热器冷却后的二氧化碳气体经过循环泵连接二氧化碳液化压缩机。本实用新型能够大规模的消纳新能源，并将能量进行存储，并根据需要可连续稳定的输出电功。

Description

一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电***
技术领域
本实用新型属于储能及发电行业技术领域，具体涉及一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电***。
背景技术
目前，风电和光伏新能源存在输出电功率和频率不稳定，对电网的安全稳定带来影响，也影响了新能源的消纳，普遍存在一定容量的弃风和弃光现象。例如冬季光照量不足，同时风力在不同时段具有波动性，会限制太阳能和风力电站发挥的调度作用，所以，为维护光热发电机组运行的稳定性，需设置储能***，利用发电盈余在储能单元中多余的电能，如***电能不够充足，可利用储能单元实现持续性供电。对于新能源存在输出功率和频率不稳定低品质电能，一般采用常规能源如火电、水电进行深度负荷调峰及AGC调节负荷快速响应，这些储能一般采用充电电池、燃料化学电池、抽水蓄能等技术，并备用一定的风电和光伏新能源发电容量。但对大规模的风电和光伏新能源基地，充电电池和燃料化学电池容量不大，不能从根本上大规模消纳，而且西北地区缺水无法采用抽水蓄能技术。
近年来，印刷电路板式换热器的出现为超临界二氧化碳闭式布雷顿循环提供了高效紧凑式换热器，气体储能技术研发逐步展开，传统气体储能***以高压空气储存，需要大型储气洞穴，其应用受到了地理条件的限制，因此将气体液化储存是一个主要发展方向。然而，空气的临界温度很低(-140.62℃)，实现低温液态储存等方面存在着一定的困难。
发明内容
为了克服以上技术问题，本实用新型提供了一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电***，能够大规模消纳新能源，并将能量进行存储，从而根据需要可连续稳定的输出电功，并输出稳定的功率和频率。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电***，包括二氧化碳液化压缩机2，所述二氧化碳液化压缩机2与发电机1相连，风电和光伏的发电通过发电机1带动二氧化碳液化压缩机2将二氧化碳气体液化，液化后的二氧化碳进入液化二氧化碳储存罐4储存，所述液化二氧化碳储存罐4的输出端分为两路，一路直接送入二氧化碳气轮机7做工，另一路通过换热器6升温后再送入二氧化碳气轮机7做工，做功后的二氧化碳气体经换热器6冷却后由循环泵9回送二氧化碳液化压缩机2，其中二氧化碳气轮机7与发电机8相连。
所述二氧化碳液化压缩机2上连接用于补充损失的二氧化碳气体的二氧化碳补气罐10。
所述二氧化碳液化压缩机2与液化二氧化碳储存罐4之间设置有逆止阀3。
所述液化二氧化碳储存罐4与二氧化碳气轮机7之间设置有逆止阀5，液化二氧化碳储存罐4中的液态二氧化碳通过逆止阀5后，经气化膨胀后升温的高压二氧化碳气体通过二氧化碳气轮机7带动发电机8输出稳定频率的电功率。
一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电***的使用方法，包括以下步骤；
风电和光伏新能源输出的电功通过发电机1带动二氧化碳液化压缩机2将二氧化碳气体液化，液化后的二氧化碳经过逆止阀3进入液化二氧化碳储存罐4储存，实现以液态二氧化碳方式将电功进行转换储存；
液化二氧化碳储存罐4中的液态二氧化碳通过逆止阀5后，经气化膨胀后升温的高压二氧化碳气体通过二氧化碳气轮机7带动发电机8输出稳定频率的电功，其中部分液态二氧化碳通过换热器6冷却气轮机7做功后的二氧化碳气体，降低二氧化碳气轮机7的排气压力提高气轮机真空度，以提高二氧化碳气轮机7的发电效率，通过换热器6冷却后的二氧化碳气体经过循环泵9进入二氧化碳液化压缩机2，实现连续循环。
所述液化二氧化碳储存罐4实现输入和输出电功率的调节，二氧化碳补气罐10用于补充损失的二氧化碳气体。
本实用新型的有益效果：
本实用新型通过二氧化碳液化存储电网无法消纳的风光能源，并根据电网需要利用液化二氧化碳气轮机发电，输出连续稳定的上网电功。相比空气，二氧化碳是一种具有状态良好，极具开发潜质的储能工质，临界参数低(31.06℃、7.38MPa)，易实现超临界状态，使热源的放热温度曲线和二氧化碳吸热温度曲线达到很好的匹配，可实现较高的能量转化效率。
超临界二氧化碳循环采用简单回热布置方式，但是并联一个低温换热器，利用超临界二氧化碳循环工质的大比热的特点，可用于回收相变膨胀产生的余热。在储能阶段，将太阳能和风能发电的多余电力为电动机提供动力，电动机驱动压缩机组，空气被等压压缩冷却液化并储存在储液罐中。在***释能阶段，来自高压储液罐的二氧化碳工质在气化膨胀吸热后流经高压节流阀，进入换热器电加热升温，再进入膨胀透平做功发电，做完功后的气体存储在低压储气罐内待用。在用电负荷低谷期，利用多余的风电和光伏电能驱动压缩机将二氧化碳压缩为液态并进行储存；在用电负荷高峰期，释放并利用气-液相变的高压二氧化碳驱动透平工作以驱动电机工作来发电。
由于二氧化碳液化及发电可以实现大规模、大容量、长寿命的储电和发电功率输出，可以实现弃风和弃光的能量回收存储，并通过二氧化碳气轮机实现稳定频率的电功率输出。一般二氧化碳液化压缩机的效率在80％以上，二氧化碳气-液相变后膨胀发电效率在35％以上，则可实现28％的高品质能量回收。能量损失主要包括以下5个方面:压缩机效率问题导致的能量损失；二氧化碳经换热器的能量损失；储液罐的能量损失；气轮机效率问题导致的能量损失；末端排出废气包含的能量。其中，压缩空气在释放时经过减压阀节流减压至预定的较低压力，浪费了有用能导致***效率低。等压压缩空气液化储能过程压力近似保持恒定，节省储存容器空间而且通过保持释放时压力的恒定，缓解***效率低的问题。
附图说明
图1为本实用新型的***结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示：当电网负荷已经足够，风电和光伏新能源发电无法上网存在弃风和弃光。此时，风电和光伏的发电通过发电机1带动二氧化碳液化压缩机2将二氧化碳气体液化，液化后的二氧化碳经过逆止阀3进入液化二氧化碳储存罐4储存，实现以液态二氧化碳方式将电功进行转换储存。
当风电和光伏新能源可以正常上网时，除了风电和光伏新能源发电正常上网时，液化二氧化碳储存罐4中的液态二氧化碳通过逆止阀5后，经气化膨胀后升温的高压二氧化碳气体通过二氧化碳气轮机7带动发电机8输出稳定频率的电功率。
当风电和光伏新能源上网功率和频率不稳定存在弃风和弃光时，可以在实现以液态二氧化碳方式将电功进行转换储存的同时，液态二氧化碳直接通过逆止阀5后，经气化膨胀后升温的高压二氧化碳气体通过二氧化碳气轮机7带动发电机8输出稳定频率的电功率。
当电网负荷波动时，可以通过进出液化二氧化碳储存罐4中的液态二氧化碳流量调节，从而实现发电机8输出功率的快速响应，达到高品质调峰的能力，使垃圾电成为高品质电。
尽管本方法及***装置的效率较低，由于二氧化碳气轮机发电单机容量可以做到300MW以上等级，并实现连续稳定长期的运行，因此可以实现现有技术设备如锂电池、燃料电池都无法实现的大规模化对弃风弃光的能量回收问题。同时，液化二氧化碳储存罐可以作为中间储能设备，可以实现大规模容量的输入和输出电功率的差异调节。
本实用新型利用二氧化碳代替空气作为压缩气体储能***的工作工质，相比于空气主要优点在于其临界点温度(31.1℃)高，低压液态下二氧化碳温度比空气高，装置安全性好，同时二氧化碳在常温下也能实现液态储存，大大减小液化难度。而且，高压法液化二氧化碳的钢瓶储存***简单、不需要额外低温制冷节约能源、运行费用低。因此，对于风能和太阳能等可再生能源具有间歇性不能大规模接入电网，二氧化碳气-液相变储能作为大规模储能技术可以调节电网负荷，削峰填谷，可缓解上述问题。因此本实用新型重点为新的储能方法大规模消纳风光新能源，并输出具有稳定电功率和频率，满足可上电网的高品质电能。

Claims (4)

1.一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电***，其特征在于，包括二氧化碳液化压缩机(2)，所述二氧化碳液化压缩机(2)与发电机(1)相连，风电和光伏的发电通过发电机(1)带动二氧化碳液化压缩机(2)将二氧化碳气体液化，液化后的二氧化碳进入液化二氧化碳储存罐(4)储存，所述液化二氧化碳储存罐(4)的输出端分为两路，一路直接送入二氧化碳气轮机(7)做工，另一路通过换热器(6)升温后再送入二氧化碳气轮机(7)做工，做功后的二氧化碳气体经换热器(6)冷却后由循环泵(9)回送二氧化碳液化压缩机(2)，其中二氧化碳气轮机(7)与发电机(8)相连。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电***，其特征在于，所述二氧化碳液化压缩机(2)上连接用于补充损失的二氧化碳气体的二氧化碳补气罐(10)。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电***，其特征在于，所述二氧化碳液化压缩机(2)与液化二氧化碳储存罐(4)之间设置有逆止阀(3)。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电***，其特征在于，所述液化二氧化碳储存罐(4)与二氧化碳气轮机(7)之间设置有逆止阀(5)，液化二氧化碳储存罐(4)中的液态二氧化碳通过逆止阀(5)后，经气化膨胀后升温的高压二氧化碳气体通过二氧化碳气轮机(7)带动发电机(8)输出稳定频率的电功率。
CN202122179743.8U 2021-09-09 2021-09-09 一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电*** Active CN215860603U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202122179743.8U CN215860603U (zh) 2021-09-09 2021-09-09 一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202122179743.8U CN215860603U (zh) 2021-09-09 2021-09-09 一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN215860603U true CN215860603U (zh) 2022-02-18

Family

ID=80258351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202122179743.8U Active CN215860603U (zh) 2021-09-09 2021-09-09 一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN215860603U (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113565684A (zh) * 2021-09-09 2021-10-29 西安热工研究院有限公司 一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电方法及***

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113565684A (zh) * 2021-09-09 2021-10-29 西安热工研究院有限公司 一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电方法及***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112325497B (zh) 一种液化二氧化碳储能***及其应用
CN109441741B (zh) 一种基于超临界二氧化碳循环的可调峰储能***及其控制方法
CN113565684A (zh) 一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电方法及***
CN108533476A (zh) 一种热泵超临界空气储能***
CN114198170B (zh) 一种基于双蓄热回路的二氧化碳储能***及其工作方法
CN103438612B (zh) 一种以稀有气体为工质的压缩气体分布式能源***
CN206972326U (zh) 一种新型蓄冷液化空气储能发电***
CN108240242A (zh) 一种新型蓄冷液化空气储能发电***
CN112901459B (zh) 一种与深冷空分装置耦合集成的压缩空气储能***
CN114033517B (zh) 一种基于二氧化碳压缩储能的地热发电和冷热供应***及运行方法
CN114856738A (zh) 一种基于液态二氧化碳储存的冷热电联供储能***及方法
CN109944650B (zh) 一种含超临界压缩空气储能的冷热电联产***及方法
CN215860603U (zh) 一种二氧化碳液化实现新能源储能的发电***
CN207299595U (zh) 一种太阳集热场与压缩气体储能联合运行***
CN203518328U (zh) 一种以稀有气体为工质的压缩气体分布式能源***
CN213631046U (zh) 一种液化二氧化碳储能装置
CN104747389A (zh) 一种基于太阳能循环发电的液化天然气气化***及方法
CN115333248A (zh) 用于岛礁的液态二氧化碳储能***及微电网***
CN114704341A (zh) 一种基于压缩二氧化碳储能的可再生能源综合利用***
CN218093168U (zh) 一种压缩蒸汽储能发电***
CN220890276U (zh) 多工质压缩气体储能发电***
CN114659023B (zh) 一种液化气体储能***
CN219328214U (zh) 一种超临界介质存储太阳能及利用***
CN217152054U (zh) 一种带深冷的二氧化碳余热发电储能***
CN207865820U (zh) 一种高效液化空气储能***

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant