可灵活调节的压缩二氧化碳储能热电联供系统及其热力学分析

许文盼; 赵攀; 马宁; 周哲浩; 刘艾杰

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (8) : 75 -87.

许文盼, 赵攀, 马宁, 周哲浩, 刘艾杰

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摘要

为解决现有压缩CO₂储能系统热电联供灵活性差和储气装置节流损失大的问题，基于液压原理，提出了一种地面存储的恒压CO₂储气装置，采用CO₂热泵与压缩CO₂储能系统相耦合的方式，构建了可灵活调节的压缩CO₂储能热电联供系统。通过关键部件热力学模型和系统性能评价指标的建立，探究了不同运行模式下关键参数变化对系统热力学性能的影响。结果表明：独立运行模式下，热泵子系统性能系数随环境温度的升高呈现出先上升后下降的趋势，储能子系统透平最佳进口温度随着压缩机进口温度的升高逐渐增大，在CO₂拟临界区增速较快，储能子系统充放电效率则呈现出先下降后上升的趋势，效率最低值在拟临界区起点附近；与现有压缩气体储能热电联供系统相比，所提系统最佳充放电效率提高9.35%,性能系数范围由0.79～1.58改善至0.99～2.01。研究结果证明了所提出的压缩CO₂储能热电联供系统具有高效和灵活供能的特点，为实现可再生能源高效利用和推动乡村低碳转型提供了理论依据。