储换热单元优化的液态存储压缩CO₂储能系统性能提升

摘要

为了兼顾液态存储压缩二氧化碳储能技术(L-CCES)的储能效率与储能密度,采用“不补热少弃热”的系统优化设计思路,提出并优化了一种新型L-CCES系统。首先,基于建立的L-CCES系统热力学模型,结合(火用)分析方法,研究了典型L-CCES系统构型下储热工质流量分配比和储热工质-二氧化碳流量比对系统热性能的影响,分析了典型L-CCES系统的(火用)损情况,揭示了系统的能量转化特性。在此基础上,针对典型系统中(火用)损最大的储热与换热单元,以提升储热工质的换热均匀性为优化方向,并结合工程实际,通过增设中间冷却器与优化间冷温度等改进措施,进一步提升了储能效率。研究结果表明,典型L-CCES系统储能效率为64.65%,其储换热单元(火用)损最高,占比达59.7%,说明系统储热量与储热品位相互匹配是提升系统储能效率的关键。相比之下,当间冷温度优化为46℃时,新型系统储热工质换热均匀性得以提升,其储热与换热单元(火用)损相比于典型系统下降了16.7%,总(火用)损由218.69 MW·h下降到198.82 MW·h,储能效率提升至66.80%。该研究为L-CCES系统优化设计提供了理论指导。

关键词

压缩二氧化碳储能 / 液态存储 / 储能效率 / (火用)分析 / 能量转化特性

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52306273,52341601); 中国能建揭榜挂帅重大科技专项资助项目(CEEC2023-KJZX-02)