集成塔式太阳能的新型超临界压缩二氧化碳储能系统性能分析

作     者：高超 段立强 高统彤 张伟骏 蔡强 GAO Chao;DUAN Liqiang;GAO Tongtong;ZHANG Weijun;CAI Qiang

作者机构：华北电力大学能源动力与机械工程学院北京市昌平区102206 国网福建省电力有限公司电力科学研究院福建省福州市350007 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2024年第44卷第10期

页      面：3949-3961,I0017页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家电网有限公司科技项目“基于储能调控的柔性可控分布式系统理论与技术”(5100-202199531A-0-5ZN) 

主　　题：压缩二氧化碳储能 热力学分析 经济性分析 塔式太阳能电站 布雷顿循环 

摘      要：随着可再生能源快速发展,储能技术在实现可再生能源大规模并网中起着至关重要的作用。与压缩空气储能系统相比,压缩超临界二氧化碳储能系统具有体积小、储能密度高的优势。该文提出集成塔式太阳能的简单回热压缩循环和再压缩循环的两种超临界压缩二氧化碳储能(supercritical compressed carbon dioxide energy storage,SC-CCES)系统,并进行热力学分析和经济性分析。相较于集成塔式太阳能的SC-CCES参比系统,集成塔式太阳能的简单回热压缩和再压缩循环SC-CCES系统更有利于提高太阳能利用率,其光电转换效率分别为23.56%和28.77%,分别比参比系统高出2.63%和7.84%。提高储能压力和释能压力都可以有效提高系统的能量效率、光电转换效率、㶲效率和单位体积储存能量。此外,集成塔式太阳能的再压缩SC-CCES系统具有较好的经济性能,动态投资回收年限约6到7年,20年净现值(net present value,NPV)为23456.16×10^(3)美元,比耦合简单回热压缩系统高7956.69×10^(3)美元,内部收益率(internal rate of return,IRR)为17.55%。