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一种耦合光热的超临界二氧化碳储能发电系统性能分析
A Performance Analysis of a Coupled Photothermal Supercritical Carbon Dioxide Energy Storage and Power Generation System
| 作者 | 郝佳豪 · 郑平洋 · 越云凯 · 张振涛 · 杨俊玲 · 李亚南 · 于泽 |
| 期刊 | 中国电机工程学报 |
| 出版日期 | 2025年14月 |
| 卷/期 | 第 45 卷 第 14 期 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 多物理场耦合 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 二氧化碳储能 超临界二氧化碳储能发电系统 光热熔融盐 储能效率 光热影响 |
语言:
中文摘要
二氧化碳储能（CES）是一种高效、安全环保且地理适应性强的新型压缩气体储能技术。本文提出耦合聚光式光热的超临界二氧化碳储能系统（SCES-CSTP）及改进型分流再压缩系统（SCES-CSTP+SC），探究光热熔融盐与超临界CO2储能的互补特性。研究表明，提升储能压力比与加热温度可提高效率与储能密度，但压力比存在最优值。优化后，SCES-CSTP系统电-电效率达432.9%，㶲效率为74.4%；SCES-CSTP+SC在分流比0.15、加热温度713.15 K时，储能效率达75.51%，㶲效率提升至77.7%，总㶲损降至526.62 kW。光热耦合显著提升系统性能。
English Abstract
二氧化碳储能(carbon dioxide energy storage,CES)是一种兼具储能效率高、地理适配性高、安全环保的新型压缩气体储能技术,受到业内广泛关注.该文提出一种耦合聚光式光热利用的超临界二氧化碳储能发电系统(supercritical carbon dioxide energy storage-concentrated solar thermal power,SCES-CSTP)和采用分流再压缩、两级回热的改进系统(supercritical carbon dioxide energy storage-concentrated solar thermal power+split compression,SCES-CSTP+SC),探索了光热熔融盐单元与超临界二氧化碳储能的互补优势.研究发现,提高储能压力比和加热温度可以提高储能效率和储能密度,但储能压力比存在最佳值;优化后的 SCES-CSTP系统在储能压力比为4.0,加热温度为773.15 K时,储能效率、电-电效率分别为 72.37%和 432.9%,储能密度为12.94 kW·h/m3,㶲效率为 74.4%.SCES-CSTP+SC 系统显著增强了回热器传热和系统性能,优选出最佳分流比为0.15和加热温度 713.15 K时储能效率最高为 75.51%,总㶲损降低至 526.62 kW,㶲效率提升至 77.7%.结果表明,光热对超临界CO2储能系统性能提升具有积极影响.
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SunView 深度解读
该超临界CO2储能技术对阳光电源PowerTitan大型储能系统和光储融合方案具有重要参考价值。研究中的光热-储能耦合思路可启发ST系列储能变流器在光热电站场景的系统集成优化，特别是熔融盐储热与电化学储能的协同调度策略。SCES系统75%以上的往返效率和高储能密度特性，为阳光电源开发新型长时储能技术路线提供理论支撑。分流再压缩优化方法对储能系统热管理和能量转换效率提升有借鉴意义，可应用于大型储能系统的热管理设计和㶲效率优化，提升PowerTitan系统在极端温度环境下的性能表现和全生命周期经济性。