NEC锂电池产品分类
结合超临界CO的新型集成系统的性能分析与优化2再压缩循环发电厂与卡诺NEC锂电池(图文)
发布时间:2026-07-21 20:13:41 点击: 次
高可再生能源渗透率增加了火电厂对深度峰值减排的需求。超临界二氧化碳电厂是有前景的下一代电力系统,但典型的可变负载运行不适合需要稳定热负载运行的热源,如核电站和某些燃煤机组。为解决这一问题,本研究提出了一个集成系统,将超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环电厂与卡诺电池结合起来。与简单的外部储存集成不同,该系统基于二氧化碳的压力依赖热容量差建立了双向热耦合机制。卡诺电池参与加压循环的内部热平衡调节,实现功率输出调节,同时保持热源侧稳定运行。开发了热力学和经济模型,分析压力、分比和涡轮机械效率的影响。还进行了多目标优化、实际损失的敏感性分析以及区域案例研究。根据不同的电力市场条件和发电结构,选定了中国两个代表性地区。结果显示,考虑实际损失后,广东案例实现96.94美元/兆瓦时的平稳化储能成本,43.47美元/兆瓦时,而青海案例实现峰值削减深度为183.63%,平稳储能成本为106.05美元/兆瓦时。与相应独立系统相比,效益成本比分别提升了10.53%和8.53%。 分别。总体而言,该系统提升了削峰灵活性和经济性能,同时保持热源侧稳定运行。
简介
作为下一代技术,超临界二氧化碳(S-CO2) 动力循环具有显著优势,包括紧凑的占地面积(仅为蒸汽循环的十分之一[8])、高转换效率[9]和低排放[10]。它们展示了在核能、煤炭和集中太阳能等多种热源中替代兰肯循环的巨大潜力[11]。通过减少高压和低压流之间的热容量不匹配[12],再压缩布雷顿循环在不同S-CO之间实现了良好的性能2自行车布局[13]。
为了适应电网需求的波动,多项研究探讨了S-CO的可变负载和非设计运行2电源循环。Dyreby [14] 开发了一个广泛引用的建模框架,用于评估回收和再压缩 S-CO 的设计点、设计外及部分载荷性能2布雷顿自行车。Yang等人[15]进一步比较了典型S-CO的部分负载性能2不同载荷跟随场景下的布雷顿循环布局。然而,对于负载跟随能力较差的热源,如核电和燃煤机组,这种方法仍存在调节范围有限的问题[16]。它还可能导致效率下降、经济性下降以及低负载运行时设备额外的磨损[17]。
为了解决这一限制,集成S-CO2采用储能技术的电厂被广泛认为是一种有效的解决方案。热能储存(TES)可以通过在电力系统中转移部分热能来提升操作灵活性。Sun 等人[6]研究了 TES 与 S-CO 的集成2燃煤系统并展示了增强的负载灵活性,而Du等人[18]分析了TES与钠冷却快中反应堆和间接再压缩S-CO的结合2在不同对照策略下循环,并报告了类似的改善。然而,尽管取得了这些进步,TES仍无法实现零负载运行[19]。压缩一氧化碳2储能(CCES)也被研究以提升电力系统的灵活性。Lu 等人[20]将一个S-CO耦合2压缩S-CO的再压缩循环2储能系统并利用废热提升储能循环性能。Yang等人[21]进一步探讨了S-CO之间的集成与转换2燃煤动力循环和S-CO型2储能循环,为传统电厂提供了可能的过渡路径。然而,其对高压储存的依赖仍对设备强度、密封性能、操作安全和成本提出了严格要求。
在此背景下,卡诺电池(CB),也称为抽水热能储存(PTES),通过热力学循环将电能和热能转换,提供了一种有效的解决方案[22]。CB具有多项优势,包括可控成本[23]、长寿命(是传统流式电池的两倍[24])、地理独立性[25]以及最小的环境影响[26]。此外,该技术已成为通过熔盐实现大规模储能的关键研究方向[27]。
现有研究探讨了CB与S-CO的整合2发电厂。Xue 等人[26]研究了利用燃煤电厂废热的热泵有机朗肯循环CB系统,并展示了其削峰潜力。Chen 等人[19]进一步研究了一种与脱钩一氧化碳集成的燃煤热电联产系统2基于CB,确认CO的可行性2基于地面波集成与热电系统。值得注意的是,基于超临界或超临界CO的其他CB系统2周期也被研究过。然而,这些系统通常借助外部热源,如太阳能和废热,并直接参与电网调节。相比之下,本研究将中央电站整合进电厂,使其能够调节电厂产出,间接支持电网灵活性。
他等人[28]指出,多条件性能优化、储能耦合和成本控制仍是一氧化碳面临的关键挑战2热力学循环,以及S-CO的升级2电力系统具有战略意义[21]。现任指挥官2基于的集成储能概念已证明将储能过程与电力系统或外部热源耦合的可行性,但其耦合机制通常基于直接热输入或废热回收。相比之下,本研究提出了一种集成系统(CBIPP),将S-CO结合在一起2基于CO热容差异的CB的Brayton循环电厂(RCPP)再压缩2在不同的压力下。该系统建立了双向热耦合机制,CB通过该机制参与加压和放电过程中再压缩循环的内部热平衡调节。该机制在不影响热源侧负载变化的情况下提升了削峰灵活性,并将所提系统区别于简单的外部存储集成。
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