一种新型的基于二氧化碳混合物的液体储能系统

摘要

液化二氧化碳储能(LCES)是扩大可再生能源利用规模、保证可再生能源稳定利用的有效方法.为解决LCES系统中亚临界CO2的有效冷凝问题,本文提出一种新型的基于二氧化碳混合物的液体储能系统(LMES).选择了两种有机工质R32和R161与CO2混合,通过建立该系统的热力学模型,研究了有机工质质量分数、压缩机压比、泵压比、冷却温度(T6)和环境温度五个关键参数对系统性能的影响.结果表明:采用有机工质与CO2混合可以显著提高工作介质的临界温度,解决LCES系统中CO2的冷凝问题;工质为CO2/R32混合物的系统中,有机工质质量分数的增加虽然会使系统的循环效率和能量密度小幅度降低,但可以有效降低系统的工作压力;增加压缩机压比、提高冷却温度以及降低环境温度均可以提高系统的能量密度;在两种混合物的系统中,均存在一个最佳的冷却温度使系统的循环效率达到最大值,采用CO2/R32混合物时,最佳的冷却温度为42°C,系统的循环效率为57.65％,采用CO2/R161混合物时,最佳冷却温度为45°C,系统的往返效率为50.54％;研究还发现相比于CO2/R161混合物,采用CO2/R32混合物作为储能系统的工质可以获得更高的循环效率和能量密度.