超临界二氧化碳布雷顿循环发电与储能系统耦合研究

发布时间：2020-09-26 17:13

　　 我国经济运行延续稳中向好态势,全国电力需求快速增长,然而用电量呈非周期性变化,且有峰谷之分,使得在许多时间段拥有较低用电量,造成了巨大的能源浪费。研究新型能源循环系统和储能系统可以有效的解决这种浪费,以达到节能目的。本文对压缩二氧化碳储能系统和超临界二氧化碳布雷顿联合循环进行仿真模型建立,对基于超临界再压缩二氧化碳布雷顿循环系统和预压预冷系统,进行热效率对比讨论,探讨是否能够有效提高能源利用率,并以初压、初温、分流系数、预压压力和预热温度为变量条件,研究再压缩与预压预冷系统的循环效率变化规律,并对两系统各设备的(火用)损以及系统最佳循环效率进行对比;对储能部分系统的热效率和储能密度进行特性分析,同时对压缩二氧化碳储能系统中的释能部分进行热力学分析。结果表明,初温初压和分流系数对热效率有较大影响。两系统一定存在最优分流系数使得系统达到最佳效率;在一定条件下,初温越高循环效率越高,而初压越高循环效率先增大后减小。循环系统初温720℃,初压20MPa以下时,预压预冷系统比再压缩系统拥有更高的循环效率且循环效率达到50%以上。发现储能压力和释能压力对储能效率和能量密度有较大影响,加热温度、压比变化和释能压力变化都会引起系统换热量、系统输出功和系统效率的变化。使用超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统有较高的发电效率和较好的热经济性。使在用电低峰期时使用超临界二氧化碳布雷顿循环系统的多余能量带动压缩二氧化碳储能系统进行储能,用电高峰期时两系统同时发电供电,从而降低能源浪费。总之,使用联合循环系统可以减少能源浪费提高能源利用率。
【学位单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM621
【部分图文】：

图 2-2 再压缩循环温熵图由温熵图可以看出，在理想状态下透平机和压缩机熵增为零，主压缩机出口温度要低于副压缩机入口温度，副压缩机出口温度低于高温回热器热端出口温度。再压缩的二氧化碳布雷顿循环比简单二氧化碳循环的效率有明显提高，同时避免了简单二氧化碳循环的“夹点”问题。因此循环系统更稳定更容易控制。2.2 SCO2布雷顿循环效率计算方法出于实际考虑，锅炉初压初温、和分流系数是可自主选择的，所以本文是以锅炉初温初压和分流系数为自变量求解系统循环效率，并分析其效率的变化规律，寻求最佳效率点。基于热力学第一定律，循环效率 η为：t c in outin inW W Q QQ Q （2-1）式中：Wt为涡轮机产功，J；Wc为涡轮机耗功，J；Qin为产热量，J；Qout为

128567锅炉涡轮机热器热器主压缩机再压缩机冷凝器9图 2-5 预压预冷循环系统图对于预冷预压循环，影响其效率的因素较多，所以本文仅讨论了在其它条件一定的情况下初压、初温、预压温度、预热温度和分流系数等关键参数变化对系统效率的影响情况。通过分析得到预冷预压再压缩系统图如图 2-5 如所示：该系统是在再压缩系统基础上，进行分流前先对全部流体先进预冷却和预加压过程，使涡轮机做更多的功，进而系统焓温曲线拥有更多的多变性。系统熵温图和焓压图如图 2-6 所示：

用以下方程来表述：ΔEex=(ΣEex,in+ΣWin)-(ΣEex,out+ΣWout) （2-12）下图为再压缩系统和预压预冷系统热性能对比。再压缩循环锅炉的 损小于预冷循环。在再压缩循环系统下，由较高的锅炉入口温度引起的 损降低。表 2-7 再压缩系统和预压预冷系统对比项目 再压缩系统 预压预冷系统循环初压/MPa 20 20循环初温/℃ 700 700流量/（t/h） 2000 2000分流系数 0.419 0.456循环特性锅炉入口温度/℃ 568.24 520.12涡轮机发电/MW 91.54 116.74循环效率/% 51.6 51.7效率增量/% 0.1

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本文编号：2827250