阅读说明：本技术 一种太阳能风能联合储能发电系统及方法 (Solar energy and wind energy combined energy storage power generation system and method ) 是由 张纯 杨玉 白文刚 张磊 张一帆 李红智 于 2019-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种太阳能风能联合储能发电系统及方法,包括超临界二氧化碳储能发电系统、风力发电系统、熔融盐储能系统、镜场及集热器,其中,熔融盐储能系统的出口与超临界二氧化碳储能发电系统的吸热侧入口相连通,超临界二氧化碳储能发电系统的吸热侧出口与熔融盐储能系统的入口相连通,太阳光线经镜场折射后照射到集热器中,熔融盐储能系统的吸热侧入口与集热器的出口相连通,熔融盐储能系统的吸热侧出口与集热器的入口相连通,风力发电系统与超临界二氧化碳储能发电系统中压缩机的电源接口相连接,该系统及方法能够实现太阳能光热蓄热和风能压缩超临界二氧化碳储能发电的结合。(The invention discloses a solar energy and wind energy combined energy storage power generation system and a method, which comprises a supercritical carbon dioxide energy storage power generation system, a wind power generation system, a fused salt energy storage system, a mirror field and a heat collector, wherein the outlet of the fused salt energy storage system is communicated with the heat absorption side inlet of the supercritical carbon dioxide energy storage and generation system, the heat absorption side outlet of the supercritical carbon dioxide energy storage and generation system is communicated with the inlet of the fused salt energy storage system, the solar rays are refracted by a mirror field and then irradiated into the heat collector, the heat absorption side inlet of the fused salt energy storage system is communicated with the outlet of the heat collector, the heat absorption side outlet of the fused salt energy storage system is communicated with the inlet of the heat collector, the wind power generation system is connected with the power supply interface of the compressor in the supercritical carbon dioxide energy storage and generation system, the system and the method can realize the combination of solar photo-thermal heat storage and wind energy compression supercritical carbon dioxide energy storage power generation.)

一种太阳能风能联合储能发电系统及方法

技术领域

本发明属于风能和太阳能发电领域，涉及一种太阳能风能联合储能发电系统及方法。

背景技术

太阳能是太阳光辐射产生的能源，风能是地球表面空气流动的动能，这两种能源资源丰富，而且对环境无污染，越来越多被用来发电。由于受到天气的影响，太阳能和风能是不稳定的，用于发电时无法保证电力的稳定连续输出。近年来，储能技术飞速发展。储能系统可以实现大容量的热量或能量储存，在需要能量的时候再平稳的释放出来以供发电或其他利用。

熔盐储能技术是目前国际上主流的高温蓄热技术，成本比较低，在欧洲等国家广泛应用到光热发电储能中去。压缩空气储能是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。空气即使经过压缩，密度依然比较小，需要建设大型的储气装置。

利用二氧化碳代替空气作为储能的工作介质是解决上述问题的有效方法。二氧化碳是一种无毒、不易燃、密度高，临界温度(T_c＝31.1℃)较低，临界压力(P_c＝7.38MPa)适中的流体，超临界二氧化碳的密度接近液体，粘度接近气体，具有较好的流动性和传输特性，体积显著减小，利用压缩超临界二氧化碳进行储能，可以显著缩小存储系统的规模，降低成本，同时应用更加灵活。

目前已经公开的报道中关于太阳能风能联合储能，如中国专利CN 207064027 U，将压缩空气储能和太阳能蓄热相结合，中国专利CN 207603498 U，是将光伏发电和风力发电与蓄电池储能相结合，还未曾有将太阳能光热蓄热和风能压缩超临界二氧化碳储能发电相结合的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种太阳能风能联合储能发电系统及方法，该系统及方法能够实现太阳能光热蓄热和风能压缩超临界二氧化碳储能发电的结合。

为达到上述目的，本发明所述的太阳能风能联合储能发电系统包括超临界二氧化碳储能发电系统、风力发电系统、熔融盐储能系统、镜场及集热器，其中，熔融盐储能系统的出口与超临界二氧化碳储能发电系统的吸热侧入口相连通，超临界二氧化碳储能发电系统的吸热侧出口与熔融盐储能系统的入口相连通，太阳光线经镜场折射后照射到集热器中，熔融盐储能系统的吸热侧入口与集热器的出口相连通，熔融盐储能系统的吸热侧出口与集热器的入口相连通，风力发电系统与超临界二氧化碳储能发电系统中压缩机的电源接口相连接。

所述熔融盐储能系统包括高温熔盐罐及低温熔盐罐，超临界二氧化碳储能发电系统包括换热器、电动机、透平、回热器、低压罐、压缩机、高压罐、回热器及发电机；

高温熔盐罐的出口与换热器的放热侧入口相连通，换热器的放热侧出口与低温熔盐罐的入口相连通，低温熔盐罐的出口与集热器的入口相连通，集热器的出口与高温熔盐罐的入口相连通；

换热器的吸热侧出口依次经透平、回热器的放热侧、低压罐、压缩机、高压罐及回热器的吸热侧与换热器的吸热侧入口相连通，透平与发电机的输出轴相连接，电动机与压缩机的驱动轴相连接，电动机的电源接口与风力发电系统的输出端相连接。

所述风力发电系统包括风车及风车发电机，其中，风车发电机的驱动轴与风车相连接，风车发电机的输出端与电动机的电源接口相连接。

本发明所述的太阳能风能联合储能发电方法包括以下步骤：

在太阳辐照正常和风力正常的情况下，镜场将太阳光聚焦于集热器上，集热器中的熔盐经过加热后进入高温熔盐罐中，将太阳能以高温熔盐的显热形式储存在高温熔盐罐3中，高温熔盐罐中储存的高温熔盐进入换热器中，以加热超临界二氧化碳，然后进入低温熔盐罐中，低温熔盐罐中储存的低温熔盐进入集热器中重新加热；风力发电系统产生的电能带动电动机工作，电动机带动压缩机工作，换热器输出的超临界二氧化碳进入到透平中做功，透平带动发电机进行发电，透平输出的二氧化碳依次经回热器放热及冷却器冷却后进入到低压罐中，低压罐输出的二氧化碳经压缩机压缩后进入到高压罐中，高压罐输出的二氧化碳经回热器回热后进入到换热器中进行吸热，以形成高温超临界二氧化碳；

当太阳辐照不正常时，集热器无法加热熔盐，高温熔盐罐中储存的高温熔盐进入到换热器中加热二氧化碳，形成高温超临界二氧化碳，以维持超临界二氧化碳储能发电系统运行；

当风力不正常时，风力发电系统无法正常运行，利用高压罐中存储的二氧化碳经回热器回热后进入到换热器中，再经换热器换热形成高温超临界二氧化碳，以维持超临界二氧化碳储能发电系统运行。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的太阳能风能联合储能发电系统及方法在具体操作时，利用太阳能以熔盐显热的形式储存，将风能发生的电通过压缩机压缩二氧化碳，并以高压二氧化碳的形式存储，再将熔盐的显热通过换热器释放给高压二氧化碳，形成高温超临界二氧化碳，以维持超临界二氧化碳发电系统工作，从而实现太阳能光热蓄热和风能压缩超临界二氧化碳储能发电的结合，需要说明的是，本发明中压缩储能工质与发电工质相同，发电系统与储能系统可以耦合在一起。

附图说明

图1本发明的结构示意图。

其中，1为镜场、2为集热器、3为高温熔盐罐、4为换热器、5为低温熔盐罐、6为风车、7为风车发电机、8为电动机、9为压缩机、10为高压罐、11为回热器、12为透平、13为发电机、14为冷却器、15为低压罐。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的太阳能风能联合储能发电系统包括超临界二氧化碳储能发电系统、风力发电系统、熔融盐储能系统、镜场1及集热器2，其中，熔融盐储能系统的出口与超临界二氧化碳储能发电系统的吸热侧入口相连通，超临界二氧化碳储能发电系统的吸热侧出口与熔融盐储能系统的入口相连通，太阳光线经镜场1折射后照射到集热器2中，熔融盐储能系统的吸热侧入口与集热器2的出口相连通，熔融盐储能系统的吸热侧出口与集热器2的入口相连通，风力发电系统与超临界二氧化碳储能发电系统中压缩机9的电源接口相连接。

需要说明的是，所述熔融盐储能系统包括高温熔盐罐3及低温熔盐罐5，超临界二氧化碳储能发电系统包括换热器4、电动机8、透平12、回热器11、低压罐15、压缩机9、高压罐10、回热器11及发电机13；高温熔盐罐3的出口与换热器4的放热侧入口相连通，换热器4的放热侧出口与低温熔盐罐5的入口相连通，低温熔盐罐5的出口与集热器2的入口相连通，集热器2的出口与高温熔盐罐3的入口相连通；换热器4的吸热侧出口依次经透平12、回热器11的放热侧、低压罐15、压缩机9、高压罐10及回热器11的吸热侧与换热器4的吸热侧入口相连通，透平12与发电机13的输出轴相连接，电动机8与压缩机9的驱动轴相连接，电动机8的电源接口与风力发电系统的输出端相连接，另外，所述风力发电系统包括风车6及风车发电机7，其中，风车发电机7的驱动轴与风车6相连接，风车发电机7的输出端与电动机8的电源接口相连接。

本发明所述的太阳能风能联合储能发电方法包括以下步骤：

在太阳辐照正常和风力正常的情况下，镜场1将太阳光聚焦于集热器2上，集热器2中的熔盐经过加热后进入高温熔盐罐3中，将太阳能以高温熔盐的显热形式储存在高温熔盐罐3中，高温熔盐罐3中储存的高温熔盐进入换热器4中，以加热超临界二氧化碳，然后进入低温熔盐罐5中，低温熔盐罐5中储存的低温熔盐进入集热器2中重新加热；风力发电系统产生的电能带动电动机8工作，电动机8带动压缩机9工作，换热器4输出的超临界二氧化碳进入到透平12中做功，透平12带动发电机13进行发电，透平12输出的二氧化碳依次经回热器11放热及冷却器14冷却后进入到低压罐15中，低压罐15输出的二氧化碳经压缩机9压缩后进入到高压罐10中，高压罐10输出的二氧化碳经回热器11回热后进入到换热器4中进行吸热，以形成高温超临界二氧化碳；

当太阳辐照不正常时，集热器2无法加热熔盐，高温熔盐罐3中储存的高温熔盐进入到换热器4中加热二氧化碳，形成高温超临界二氧化碳，以维持超临界二氧化碳储能发电系统运行；

当风力不正常时，风力发电系统无法正常运行，利用高压罐10中存储的二氧化碳经回热器11回热后进入到换热器4中，再经换热器4换热形成高温超临界二氧化碳，以维持超临界二氧化碳储能发电系统运行。

需要指出的是，上述实施例只为说明本发明的技术构思和特点，具体的实施方法，如压缩机9的类型、高压罐10和低压罐15的类型等等仍可进行修改和改进，但都不会由此而背离权利要求书中所规定的本发明的范围和基本精神。