本申請涉及物理儲能，具體而言，涉及一種用于提升壓縮儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
1、近年來，以風(fēng)能、太陽能為代表的可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量快速增長，然而可再生能源的波動性造成了大量的棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。儲能技術(shù)可以調(diào)節(jié)電力供需負(fù)荷，有效促進(jìn)可再生能源發(fā)電的上網(wǎng)率和消納率。
2、壓縮二氧化碳儲能是一種新型物理儲能技術(shù)，具有能量密度高、無地理?xiàng)l件限制、可以提供轉(zhuǎn)動慣量等獨(dú)特優(yōu)勢，是大規(guī)模、長時間儲能領(lǐng)域的重要技術(shù)路線。然而，為了提升儲能密度、降低儲罐體積和投資成本，壓縮二氧化碳儲能系統(tǒng)中包括工質(zhì)的液化和氣化過程，涉及到大量低品位熱量的吸收和釋放，造成不可忽視的能量損失，進(jìn)而影響了儲能效率。
3、另一方面，現(xiàn)代社會對淡水的需求量與日俱增，海水淡化技術(shù)主要包括反滲透法和熱法兩類，其中后者又主要包括多級閃蒸技術(shù)和多效蒸發(fā)技術(shù)，反滲透法需要消耗高品位的電能，而熱法可以利用低品位的熱能，因此熱法廣泛用于余熱回收、熱電廠等領(lǐng)域。
4、但是，無論多級閃蒸技術(shù)還是多效蒸發(fā)技術(shù)，產(chǎn)生的高濃度鹽水的流量要遠(yuǎn)大于產(chǎn)生的淡水流量，產(chǎn)生的高濃度鹽水溫度要高于海水溫度，直接將鹽水排入海洋會造成一定的熱污染。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決常規(guī)條件下二氧化碳儲能系統(tǒng)液化過程和氣化過程中大量吸放熱造成的能量損失問題，以及熱法海水淡化的熱污染問題，本申請?zhí)峁┝艘环N用于提升壓縮儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法。
2、本申請的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：
3、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N用于提升壓縮儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括二氧化碳回路、蓄熱回路及海水淡化回路；
4、所述二氧化碳回路包括依次串聯(lián)的低壓儲罐、壓縮機(jī)、第一換熱器、冷凝器、高壓儲罐、蒸發(fā)器、第二換熱器、透平和冷卻器；
5、所述蓄熱回路包括蓄冷罐和蓄熱罐，所述蓄冷罐出口連接第一換熱器的冷側(cè)入口，所述蓄冷罐入口連接第二換熱器的熱側(cè)出口，所述蓄熱罐入口連接第一換熱器的冷側(cè)出口，所述蓄熱罐出口連接第二換熱器的熱側(cè)入口；
6、所述海水淡化回路包括熱法海水淡化組件、淡水罐和熱源設(shè)備，其海水入口連接冷凝器冷側(cè)出口和冷卻器冷側(cè)出口，所述熱法海水淡化組件蒸汽入口連接熱源設(shè)備的出口，所述熱法海水淡化組件淡水出口連接淡水罐，所述熱法海水淡化組件鹽水出口連接蒸發(fā)器熱側(cè)入口，所述熱法海水淡化組件的凝結(jié)水出口連接熱源設(shè)備入口。
7、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述低壓儲罐出口設(shè)置有低壓閥門，所述高壓儲罐出口設(shè)置有高壓閥門。
8、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述蓄冷罐出口設(shè)置低溫循環(huán)泵，所述蓄熱罐出口設(shè)置高溫循環(huán)泵。
9、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述低壓儲罐、高壓儲罐、蓄冷罐和蓄熱罐外側(cè)均設(shè)有保溫層。
10、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述冷凝器出口排出的二氧化碳為液態(tài)，所述蒸發(fā)器出口排出的二氧化碳為氣態(tài)。
11、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述熱法海水淡化組件采用多級閃蒸技術(shù)或多效蒸發(fā)技術(shù)。
12、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述的冷凝器和蒸發(fā)器采用蓄熱式換熱器。
13、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述壓縮模塊由單級或多級壓縮過程組成，所述膨脹模塊由單級或多級膨脹過程組成。
14、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述壓縮機(jī)連接電機(jī)驅(qū)動，所述透平連接發(fā)電機(jī)。
15、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N用于提升壓縮儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的方法，包括儲能過程及釋能過程；
16、所述儲能過程包括：
17、將低壓二氧化碳從低壓儲罐流出，經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮，并進(jìn)入第一換熱器冷卻，然后在冷凝器中液化，液態(tài)二氧化碳存儲在高壓儲罐中，壓縮機(jī)由使用可再生能源發(fā)電的電機(jī)驅(qū)動；
18、同時，控制蓄熱介質(zhì)從蓄冷罐流出，進(jìn)入第一換熱器吸熱，再將升溫后的儲熱介質(zhì)存儲在蓄熱罐中；
19、同時，控制海水流入冷凝器冷側(cè)入口，吸熱升溫后進(jìn)入海水淡化組件，熱源設(shè)備產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動熱法海水淡化組件對冷凝器出口的海水進(jìn)行淡化，驅(qū)動蒸汽冷凝后重新進(jìn)入熱源設(shè)備，產(chǎn)生的淡水存儲在淡水罐中，產(chǎn)生的高濃度鹽水進(jìn)入蒸發(fā)器釋放熱量，完成儲能過程；
20、所述釋能過程包括：
21、將高壓液態(tài)二氧化碳流入蒸發(fā)器吸熱并變?yōu)闅鈶B(tài)，進(jìn)入第二換熱器吸熱升溫，進(jìn)入透平膨脹做功，通過透平帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電并輸送至電網(wǎng)，透平出口的二氧化碳進(jìn)入冷卻器被冷卻，存儲在低壓儲罐中；
22、同時，控制蓄熱介質(zhì)從蓄熱罐中流出，進(jìn)入第二換熱器的熱側(cè)入口，放熱的蓄熱介質(zhì)存儲在蓄冷罐中；
23、同時，控制海水流入冷卻器冷側(cè)入口，吸熱升溫后進(jìn)入海水淡化組件，熱源設(shè)備產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動熱法海水淡化組件對冷卻器出口的海水進(jìn)行淡化，驅(qū)動蒸汽冷凝后重新進(jìn)入熱源設(shè)備，產(chǎn)生的淡水存儲在淡水罐中，產(chǎn)生的高濃度鹽水進(jìn)入蒸發(fā)器釋放熱量，完成釋能過程。
24、本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案至少可以達(dá)到以下有益效果：
25、本申請?zhí)峁┑挠糜谔嵘龎嚎s儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法，通過采用風(fēng)能、太陽能等可再生能源作為輸入，采用二氧化碳作為儲能工質(zhì)，將不穩(wěn)定的風(fēng)能與太陽能，通過壓縮機(jī)轉(zhuǎn)化為二氧化碳工質(zhì)的壓力勢能以及內(nèi)能進(jìn)行存儲，在需要的時候通過透平將所儲存的能量穩(wěn)定地釋放。
26、主要優(yōu)勢在于，將二氧化碳儲能系統(tǒng)的廢熱用于預(yù)熱海水，從而降低熱法海水淡化系統(tǒng)的熱耗量，提升淡水產(chǎn)量；將熱法海水淡化系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫鹽水熱量用于實(shí)現(xiàn)二氧化碳儲能系統(tǒng)的氣化，降低了釋能過程工質(zhì)對蓄熱回路的熱量需求，降低了氣化過程的熱損失，提升了儲能系統(tǒng)的效率，同時減輕了高溫鹽水排放造成的環(huán)境影響。
27、綜述，本申請可以降低儲能系統(tǒng)液化和氣化過程中的能量損失，改善壓縮二氧化碳儲能系統(tǒng)的循環(huán)效率，提高海水淡化系統(tǒng)的產(chǎn)量，降低海水淡化的能耗量和熱污染，具有重要的實(shí)踐價值、經(jīng)濟(jì)價值和環(huán)保價值。
1.一種用于提升壓縮儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，包括二氧化碳回路、蓄熱回路及海水淡化回路；
2.如權(quán)利要求1所述的用于提升壓縮儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓儲罐出口設(shè)置有低壓閥門，所述高壓儲罐出口設(shè)置有高壓閥門。
3.如權(quán)利要求1所述的用于提升壓縮儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄冷罐出口設(shè)置低溫循環(huán)泵，所述蓄熱罐出口設(shè)置高溫循環(huán)泵。
4.如權(quán)利要求1所述的用于提升壓縮儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓儲罐、高壓儲罐、蓄冷罐和蓄熱罐外側(cè)均設(shè)有保溫層。
5.如權(quán)利要求1所述的用于提升壓縮儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝器出口排出的二氧化碳為液態(tài)，所述蒸發(fā)器出口排出的二氧化碳為氣態(tài)。
6.如權(quán)利要求1所述的用于提升壓縮儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱法海水淡化組件采用多級閃蒸技術(shù)或多效蒸發(fā)技術(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的用于提升壓縮儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷凝器和蒸發(fā)器采用蓄熱式換熱器。
8.如權(quán)利要求1所述的用于提升壓縮儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮模塊由單級或多級壓縮過程組成，所述膨脹模塊由單級或多級膨脹過程組成。
9.如權(quán)利要求1所述的用于提升壓縮儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)連接電機(jī)驅(qū)動，所述透平連接發(fā)電機(jī)。
10.一種用于提升壓縮儲能氣液轉(zhuǎn)化效率的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括儲能過程及釋能過程；