[发明专利]一种耦合风光储能的核反应堆开式空气循环系统

说明书

本发明公开了一种耦合风光储能的核反应堆开式空气循环系统，该系统主要包括压缩机、透平、发电机、回热器、反应堆、换热器、储气装置、调节阀、风力发电机、光伏发电装置、电动机等。该系统利用核反应堆开式空气布雷顿循环对外输出基础电负荷；同时耦合了风光储能系统，将清洁但不稳定的风能、太阳能发电转化为压缩空气储存起来，在用电高峰期，通过将储存的压缩空气加入布雷顿循环来提高对外发电量；发电后的透平排气通过回热器回收热量后，还可用于对外供热或驱动制冷循环。所述系统低碳、清洁，可实现能量梯级利用，能有效提高能源综合利用效率。

技术领域

本发明属于多能互补能源综合利用技术领域，具体涉及一种耦合风光储能的核反应堆开式空气循环系统。

背景技术

随着储能技术的发展，通过压缩空气储能可以实现风能、太阳能等不稳定、不连续能源的储存和利用，但利用压缩空气储能技术发电来承担所有电负荷所需系统规模大、发电成本高。以空气作为工质的核反应堆开式布雷顿循环，具有工质易获取、安全性高、系统简单，以及热电转换效率高、体积小等显著优点。所以，通过耦合压缩空气储能技术与核反应堆开式布雷顿循环，提出一种新型多能互补能源综合利用系统是十分必要的。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种耦合风光储能的核反应堆开式空气循环系统，所述系统综合压缩空气储能技术与核反应堆开式布雷顿循环优点，同时提高风能、太阳能的利用率。所述系统低碳、清洁，可实现能量梯级利用，能有效提高能源综合利用效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种耦合风光储能的核反应堆开式空气循环系统，该系统包括第一压缩机1、第一调节阀2、回热器3、反应堆4、第二调节阀5、透平6、发电机7、换热器8、第三调节阀9、储气装置10、第二压缩机11、电动机12、风力发电机13和光伏发电装置14；所述第一压缩机1经第一调节阀2与回热器3 冷侧进口相连，回热器3冷侧出口与反应堆4进口相连，反应堆4出口经第二调节阀5与透平6进口相连，透平6出口与回热器3热侧进口相连，回热器3热侧出口与换热器8相连，发电机7与第一压缩机1以及透平6共轴连接；所述风力发电机13、光伏发电装置14与电动机12相连，电动机12与第二压缩机11进口相连，第二压缩机11出口与储气装置10相连，储气装置10出口经第三调节阀9 与回热器3冷侧进口相连。

所述的一种耦合风光储能的核反应堆开式空气循环系统，采用空气作为循环工质，当外界处于基础电负荷需求时，通过核反应堆开式空气布雷顿循环对外供电，空气经第一压缩机1压缩后进入回热器3吸收透平6排气热量，然后进入反应堆4吸热后通过透平6进行膨胀做功，从而带动发电机7发电，透平6高温排气通过回热器3回收热量后，在换热器8完成放热，可用于对外供热或驱动吸收制冷循环，实现能量的梯级利用并实现多联产。

所述的一种耦合风光储能的核反应堆开式空气循环系统，对于风能和太阳能这种清洁但不稳定、不连续的能量，通过风力发电机13、光伏发电装置14进行发电并带动电动机12，从而可以通过第二压缩机11将空气进行压缩并储存于储气装置10中，进行压缩空气储能；当外界处于用电高峰期时，可以打开第三调节阀9，将储气装置10中储存的压缩空气加入核反应堆开式空气布雷顿循环，通过增加循环流量从而提高对外发电量，满足外界电负荷需求。

所述的一种耦合风光储能的核反应堆开式空气循环系统，所述反应堆4可采用第四代小型模块化反应堆中的液态金属冷却堆或热管堆，体积重量小，安全性、灵活性高；所述回热器3采用板翅式换热器；所述系统的空气工质极易获取及补充，系统在少水状态运行且体积小，对于边远、干旱地区、孤岛等供电需求很有优势。

本发明具有的有益效果：

(1)本发明所述的一种耦合风光储能的核反应堆开式空气循环系统，以空气作为工质的核反应堆开式布雷顿循环提供基础电负荷，具有工质易获取、安全性高、系统简单，以及热电转换效率高、体积小等显著优点。