本技术属于卡诺电池储能技术领域,提供了一种基于多流股换热的卡诺电池系统,包括充能循环回路,包括压缩机、多流股气冷器、第一多流股回热器、节流阀和蒸发器;放能循环回路,包括冷凝器、高压工质泵、第二多流股回热器、多流股加热器和透平机。本发明通过高/低品位储热介质分别对充能循环中的高/低品位热能进行储能,并对应用于放能循环中进行工质高温加热和预热,使储存和释放的热能相匹配,减少了换热端差,降低了损。同时充能循环中,第一多流股回热器将高温侧工质分为两部分,分别用于加热低品位储热介质和低温侧工质,能够降低回热过程中的损。因此,本发明的基于多流股换热的卡诺电池系统能有效降低系统的损从而提高电转电效率。
背景技术
随着全球气候变化问题的日益严峻,各国纷纷提出碳中和目标,中国承诺在2030年左右达到碳排放峰值,并逐步减少煤电比例,增加可再生能源的使用。这一转变要求大规模接入风电、光伏发电等新能源,但这些能源具有随机性、波动性和季节不均衡性,给电力系统带来了平衡问题。储能技术是实现新能源高比例接入电网的重要手段,其能够提高电网对新能源的接纳能力,削峰填谷,参与调频和调压,进而提高电力系统的整体效率和经济性,这不仅有助于改善电能质量,还能降低运营成本。总的来说,为了实现电网的稳定和可再生能源的高渗透率,需要低成本、高效率、大容量且环境友好的储能技术。卡诺电池(Carnot Battery,CB)是一种基于卡诺循环原理的能量存储系统,它通过将电能转换为热能和冷能进行存储,并在需要时在动力循环中释放热能和冷能进行发电,从而实现电能的存储与转换。卡诺电池的整体工艺流程分为充能阶段和放能阶段,其中充能阶段为热泵循环,放能阶段为发电循环。这种系统特别适用于处理可再生能源的间歇性和不稳定性,因为它可以大规模、长时间存储能量,并且具有较高的能量转换效率。
CO2
作为卡诺电池系统常用的工作介质,通过压缩、储存和膨胀的过程来存储和释放能量。由于CO2
定压比热容在准临界温度附近变化剧烈,并在准临界温度处达到最高值,所以在卡诺电池充能阶段的热泵循环中,超临界CO2
流体的热能集中在准临界温度附近。但是不同压力下超临界CO2
的准临界温度不同,当卡诺电池充能过程和放能过程的高压侧压力不同时,会使得充能/放能阶段储存/释放的热能的品位和数量适配度较低,导致在最低夹点温度的限制下换热端差较高,增大了卡诺电池充能和放能过程之间的损,限制了系统的电转电效率。
实现思路