[发明专利]温压协同控制的水上光伏耦合压缩二氧化碳储能系统和方法

说明书

本发明涉及储能装置技术领域，具体涉及一种温压协同控制的水上光伏耦合压缩二氧化碳储能系统和方法，系统包括低压储气区、高压储气区、换热器、压缩机和膨胀机；所述低压储气区、压缩机、高压储气区和膨胀机依次连接；压缩机和膨胀机分别与换热器相连，在换热器中二氧化碳与水体进行换热以调节二氧化碳的温度；低压储气区由多组低压储气装置并联组成；高压储气区由多组高压储气装置并联组成。根据压比和功率的关系，以及压缩机、膨胀机进口气体温度和其功功率的关系，选择合适高低压储气装置进行匹配以及合适的冷却水和加热水的流量，完成对光伏上网功率的平滑处理，以压比、温度协同调节等的方法，进一步提升压缩二氧化碳储能系统等的调节能力。

技术领域

本发明涉及储能装置技术领域，具体涉及一种温压协同控制的水上光伏耦合压缩二氧化碳储能系统和方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着化石能源的消耗和环境问题的突出，光伏发电得到了越来越多的关注。其中水上光伏由于可以节约土地、保护水资源等得到了快速的发展。但是由于光伏发电的间歇性，在其并网的时候会对电网造成很大的冲击，从而导致了严重的弃光现象。同时，光伏板和其支撑部件之间存在很大的空间未利用，造成了很大的浪费。储能系统可以用来平抑光伏发电的波动性，但是水上光伏一般远离陆地，当期接入陆地上的储能装置时，会造成很大的能量损失，从而导致很大的经济损失。

目前发展成熟的储能系统主要有电池储能、抽水蓄能以及压缩气体储能系统等。而能进行大规模能量存储的系统只要抽水蓄能和压缩气体储能系统。其中压缩气体储能装置具有容量大、投资成本小以及对环境损害小等优点得到了快速发展。近几年，压缩气体储能系统中的压缩二氧化碳储能系统可以为二氧化碳的捕集、存储以及利用提供一种新的途径而得到了广泛关注。但是二氧化碳是无法直接获得的气体，相比于压缩空气储能系统的开式系统，压缩二氧化碳储能系统一般为闭式系统，即除了高压储气罐，在压缩二氧化碳储能系统中还有低压储气罐用来存储低压二氧化碳。而低压罐的存在，在储能过程中，会导致在压缩过程中压缩比持续升高，导致压缩耗功持续增加，当供给功无法达到压缩耗功的时候，压缩过程就会停止工作，从而储能系统无法达到调节能力；在释能过程中，会导致膨胀机膨胀比逐渐减少。从而膨胀功逐渐减少，无法带动发电机发电，储能系统停止工作。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明旨在提出一种温压协同控制的水上光伏耦合压缩二氧化碳储能系统和方法，利用水上光伏下部空余位置安装储气装置，并且将装有储气装置的水上光伏区域分为低压储气区和高压储气区，根据压比和功率的关系，以及压缩机、膨胀机进口气体温度和其功率的关系，选择合适高低压储气装置进行匹配，以及增加储热区，选择储热区中合适的冷却水和加热水的流量，共同完成对光伏上网功率的平滑处理。同时，本发明将水上光伏和储能系统进行一体化耦合，解决了由于水上光伏接入陆地储能系统造成的能量损失问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下所述：

在本发明的第一方面，提供一种温压协同控制的水上光伏耦合压缩二氧化碳储能系统，包括低压储气区、高压储气区、换热器、压缩机和膨胀机；

所述低压储气区、压缩机、高压储气区和膨胀机依次连接；压缩机和膨胀机分别与换热器相连，在换热器中二氧化碳与水体进行换热以调节二氧化碳的温度；低压储气区由多组低压储气装置并联组成；高压储气区由多组高压储气装置并联组成。

在本发明的第二方面，提供一种温压协同控制的水上光伏耦合压缩二氧化碳储能方法，包括：

（1）储能过程

首先根据公式以及此时电网多余的电量，并且根据储能周期的时长和压缩机的压缩比，在低压储气区和高压储气区分别选择合适的低、高压储气装置，使得高压储气装置内的压力和低压储气装置内的压力比值为，此时压缩机开始工作，将低压储气装置内的二氧化碳压缩至高压储气装置内；