一种多功能储能系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种多功能储能系统，主要包括二氧化碳循环存储系统，地下盐水循环存储系统，热存储系统和冷存储系统。本实用新型专利技术在储能阶段利用富余电力完成二氧化碳的地下存储、地下盐水的存储、热能的存储和地热能的吸收，在释能阶段利用二氧化碳为工质实现冷、热、电的多方式供应。该系统可利用可再生能源为电力来源，实现二氧化碳、地下盐水的封闭式循环利用，同时有效利用地热能资源，在运行过程中无污染物排放，具有良好的经济效益和节能环保效益。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及分布式供能和储能
，具体的说，是一种以二氧化碳为主要工质，通过二氧化碳地下存储与地热能利用，实现电、热、冷联供的多功能储能系统。
技术介绍
工业革命以来，由于大量二氧化碳排放至大气，全球气候出现了以变暖为主要特征的显著变化。气候变暖直接影响到全球生态环境，对人类的生存和发展带来巨大挑战。目前，在针对二氧化碳排放问题上，二氧化碳捕捉和封存(CarbondioxideCaptureandStorage，简称CCS)技术成为减少二氧化碳向大气的排放的重要手段之一，该技术可将二氧化碳捕获并压缩注入到地下(如地下沉积层，废弃的油田，不可开采的煤炭层等)或海洋深处，利用地质结构实现二氧化碳的永久封存。近些年，由于国内外不少学者认识到二氧化碳捕捉和封存费用昂贵且收益甚微，而二氧化碳本身具有良好的物理与化学特性但难以得到有效利用。因此，除了二氧化碳捕捉和封存之外，与二氧化碳利用相关的问题也逐渐成为新的研究热点。其中，有学者提出一种利用二氧化碳获取地热能的强化地热系统(EnhancedGeothermalSystems，简称EGS)，该系统既可以实现二氧化碳封存，又可以利用二氧化碳获取地热能加以利用。在该系统中，二氧化碳经过升压注入地下，部分二氧化碳会存储于地下，而另外一部分二氧化碳在地下吸收地热能之后温度升高，随后再通过泵等设备抽至地面。一般而言，经过地热能加热的二氧化碳温度可以达到200℃左右，可用于直接发电或者供热。虽然强化地热系统利用二氧化碳获取地热能能够带来一定的经济效益，从而降低二氧化碳捕捉和封存技术的高额成本，但面对用户端复杂的能量(冷、热、电)需求与变化，该系统供能模式单一，尚无法较好地应对，难以实现能量供应与用户需求之间的合理匹配。因此为了提高二氧化碳的利用效益，本技术从能量存储角度出发，以二氧化碳为主要工质提出一种多功能供能系统，以高效应对用户端复杂的能量需求与变化问题。
技术实现思路
为克服现有技术的缺点和不足，本技术旨在提供一种可实现电、热、冷联供的多功能储能系统，该系统以二氧化碳为主要工质，在储能阶段利用富余电力完成二氧化碳的地下存储，在释能阶段利用多种方式供应电、热和冷以灵活应对用户的能量需求。本技术为解决其技术问题所采取的技术方案是：一种多功能储能系统，包括二氧化碳循环储能释能单元、地下盐水循环储能释能单元、热存储利用单元和冷存储利用单元，其特征在于，--所述二氧化碳循环储能释能单元，包括二氧化碳缓冲分离罐、二氧化碳存储罐、二氧化碳存储罐供气压力调节装置、二氧化碳注入井、二氧化碳开采井、二氧化碳主供电膨胀机、二氧化碳热利用换热器、二氧化碳供冷储罐、二氧化碳供冷膨胀机，其中，二氧化碳缓冲分离罐的出口端通过管路依次经二氧化碳存储罐、二氧化碳存储罐供气压力调节装置与二氧化碳注入井的入口端相连；二氧化碳开采井通过管路与并联的主供电管路和供冷管路相连通，其中：所述主供电管路上设置有二氧化碳主供电膨胀机，二氧化碳开采井通过管路经二氧化碳主供电膨胀机后与并联的回收管路、紧急供电管路和辅助供电管路相连通，其中：所述紧急供电管路通过二氧化碳紧急供电换热器冷侧后，与二氧化碳紧急供电膨胀机入口端连通；所述辅助供电管路包括并联的两级辅助供电管路，第一级辅助供电管路经二氧化碳一级辅助供电换热器冷侧后与二氧化碳一级辅助供电膨胀机入口端相连，第二级辅助供电管路经二氧化碳二级辅助供电换热器冷侧后与二氧化碳二级辅助供电膨胀机入口端相连；所述回收管路、二氧化碳紧急供电膨胀机、二氧化碳一级辅助供电膨胀机和二氧化碳二级辅助供电膨胀机的出口端均与二氧化碳缓冲分离罐的入口端连通；所述供冷管路经二氧化碳热利用换热器热侧后，与二氧化碳供冷储罐底部相连；二氧化碳供冷储罐通过管路经二氧化碳供冷膨胀机、二氧化碳供冷换热器的冷侧后与二氧化碳缓冲分离罐的入口端连通；--所述地下盐水循环储能释能单元，包括盐水开采井、盐水开采井压力调节器、盐水回收压力调节器、盐水水箱、盐水再注入升压泵和盐水再注入井，其中：盐水开采井经盐水开采井压力调节器、并联的无热利用管路和热利用管路、盐水回收压力调节器、盐水水箱、盐水再注入升压泵后与盐水再注入井相连接；其中：所述热利用管路依次通过盐水热利用一级换热器热侧、盐水热利用二级换热器热侧和盐水回收压力调节器后与盐水水箱连通；--所述热存储利用单元，包括盐水热利用一级储热器、盐水热利用二级储热器、二氧化碳热利用储热器，其中：所述盐水热利用一级储热器储热侧通过管路与盐水热利用一级换热器的冷侧连通，盐水热利用一级储热器用热侧通过管路与二氧化碳一级辅助供电换热器的热侧相连；所述盐水热利用二级储热器储热侧通过管路与盐水热利用二级换热器的冷侧连通，盐水热利用二级储热器用热侧通过管路与二氧化碳二级辅助供电换热器的热侧相连；所述二氧化碳热利用储热器储热侧通过管路与二氧化碳热利用换热器的冷侧连通，二氧化碳热利用储热器用热侧通过管路与二氧化碳紧急供电换热器的热侧相连；--所述冷存储利用单元包括二氧化碳供冷储冷器，其中：二氧化碳供冷储冷器储冷侧通过管路与二氧化碳供冷换热器的热侧相连，二氧化碳供冷储冷器用冷侧通过管路与用户端连通。优选地，所述二氧化碳缓冲分离罐入口端设置有二氧化碳回收端压力控制阀；所述二氧化碳缓冲分离罐与二氧化碳存储罐之间的连通管路上设有二氧化碳存储罐回气阀；所述二氧化碳存储罐与二氧化碳存储罐供气压力调节装置之间的连接管路上设置有二氧化碳存储罐供气阀、和/或二氧化碳存储罐供气过滤器、和/或二氧化碳存储罐供气止回阀；二氧化碳存储罐供气压力调节装置与二氧化碳注入井之间的连通管路上设置有二氧化碳注入井阀门、和/或二氧化碳注入井压力表、和/或二氧化碳注入井温度表。优选地，所述回收管路上设置有二氧化碳主供电管路工质回收阀。优选地，所述二氧化碳开采井出口管路上设有二氧化碳开采井阀门、和/或二氧化碳开采井压力表、和/或二氧化碳开采井温度表、和/或二氧化碳开采井止回阀、和/或二氧化碳开采井过滤器；二氧化碳主供电膨胀机的入口端和出口端均设置有阀门。优选地，所述紧急供电管路的入口端设置有二氧化碳紧急供电入口阀门，出口端设置有工质回收阀；二氧化碳紧急供电膨胀机出口端设置有出口阀门。优选地，所述辅助供电管路出口端设置有工质回收阀；第一、二级辅助供电管路上均设置有入口阀门，二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能储能系统，包括二氧化碳循环储能释能单元、地下盐水循环储能释能单元、热存储利用单元和冷存储利用单元，其特征在于，‑‑所述二氧化碳循环储能释能单元，包括二氧化碳缓冲分离罐、二氧化碳存储罐、二氧化碳存储罐供气压力调节装置、二氧化碳注入井、二氧化碳开采井、二氧化碳主供电膨胀机、二氧化碳热利用换热器、二氧化碳供冷储罐、二氧化碳供冷膨胀机，其中，二氧化碳缓冲分离罐的出口端通过管路依次经二氧化碳存储罐、二氧化碳存储罐供气压力调节装置与二氧化碳注入井的入口端相连；二氧化碳开采井通过管路与并联的主供电管路和供冷管路相连通，其中：所述主供电管路上设置有二氧化碳主供电膨胀机，二氧化碳开采井通过管路经二氧化碳主供电膨胀机后与并联的回收管路、紧急供电管路和辅助供电管路相连通，其中：所述紧急供电管路通过二氧化碳紧急供电换热器冷侧后，与二氧化碳紧急供电膨胀机入口端连通；所述辅助供电管路包括并联的两级辅助供电管路，第一级辅助供电管路经二氧化碳一级辅助供电换热器冷侧后与二氧化碳一级辅助供电膨胀机入口端相连，第二级辅助供电管路经二氧化碳二级辅助供电换热器冷侧后与二氧化碳二级辅助供电膨胀机入口端相连；所述回收管路、二氧化碳紧急供电膨胀机、二氧化碳一级辅助供电膨胀机和二氧化碳二级辅助供电膨胀机的出口端均与二氧化碳缓冲分离罐的入口端连通；所述供冷管路经二氧化碳热利用换热器热侧后，与二氧化碳供冷储罐底部相连；二氧化碳供冷储罐通过管路经二氧化碳供冷膨胀机、二氧化碳供冷换热器的冷侧后与二氧化碳缓冲分离罐的入口端连通；‑‑所述地下盐水循环储能释能单元，包括盐水开采井、盐水开采井压力调节器、盐水回收压力调节器、盐水水箱、盐水再注入升压泵和盐水再注入井，其中：盐水开采井经盐水开采井压力调节器、并联的无热利用管路和热利用管路、盐水回收压力调节器、盐水水箱、盐水再注入升压泵后与盐水再注入井相连接；其中：所述热利用管路依次通过盐水热利用一级换热器热侧、盐水热利用二级换热器热侧和盐水回收压力调节器后与盐水水箱连通；‑‑所述热存储利用单元，包括盐水热利用一级储热器、盐水热利用二级储热器、二氧化碳热利用储热器，其中：所述盐水热利用一级储热器储热侧通过管路与盐水热利用一级换热器的冷侧连通，盐水热利用一级储热器用热侧通过管路与二氧化碳一级辅助供电换热器的热侧相连；所述盐水热利用二级储热器储热侧通过管路与盐水热利用二级换热器的冷侧连通，盐水热利用二级储热器用热侧通过管路与二氧化碳二级辅助供电换热器的热侧相连；所述二氧化碳热利用储热器储热侧通过管路与二氧化碳热利用换热器的冷侧连通，二氧化碳热利用储热器用热侧通过管路与二氧化碳紧急供电换热器的热侧相连；‑‑所述冷存储利用单元包括二氧化碳供冷储冷器，其中：二氧化碳供冷储冷器储冷侧通过管路与二氧化碳供冷换热器的热侧相连，二氧化碳供冷储冷器用冷侧通过管路与用户端连通。...

【技术特征摘要】
1.一种多功能储能系统，包括二氧化碳循环储能释能单元、地下盐水循
环储能释能单元、热存储利用单元和冷存储利用单元，其特征在于，
--所述二氧化碳循环储能释能单元，包括二氧化碳缓冲分离罐、二氧化
碳存储罐、二氧化碳存储罐供气压力调节装置、二氧化碳注入井、二氧化碳
开采井、二氧化碳主供电膨胀机、二氧化碳热利用换热器、二氧化碳供冷储
罐、二氧化碳供冷膨胀机，其中，二氧化碳缓冲分离罐的出口端通过管路依
次经二氧化碳存储罐、二氧化碳存储罐供气压力调节装置与二氧化碳注入井
的入口端相连；二氧化碳开采井通过管路与并联的主供电管路和供冷管路相
连通，其中：
所述主供电管路上设置有二氧化碳主供电膨胀机，二氧化碳开采井通过
管路经二氧化碳主供电膨胀机后与并联的回收管路、紧急供电管路和辅助供
电管路相连通，其中：所述紧急供电管路通过二氧化碳紧急供电换热器冷侧
后，与二氧化碳紧急供电膨胀机入口端连通；所述辅助供电管路包括并联的
两级辅助供电管路，第一级辅助供电管路经二氧化碳一级辅助供电换热器冷
侧后与二氧化碳一级辅助供电膨胀机入口端相连，第二级辅助供电管路经二
氧化碳二级辅助供电换热器冷侧后与二氧化碳二级辅助供电膨胀机入口端相
连；所述回收管路、二氧化碳紧急供电膨胀机、二氧化碳一级辅助供电膨胀
机和二氧化碳二级辅助供电膨胀机的出口端均与二氧化碳缓冲分离罐的入口
端连通；
所述供冷管路经二氧化碳热利用换热器热侧后，与二氧化碳供冷储罐底
部相连；二氧化碳供冷储罐通过管路经二氧化碳供冷膨胀机、二氧化碳供冷
换热器的冷侧后与二氧化碳缓冲分离罐的入口端连通；
--所述地下盐水循环储能释能单元，包括盐水开采井、盐水开采井压力
调节器、盐水回收压力调节器、盐水水箱、盐水再注入升压泵和盐水再注入
井，其中：盐水开采井经盐水开采井压力调节器、并联的无热利用管路和热
利用管路、盐水回收压力调节器、盐水水箱、盐水再注入升压泵后与盐水再
注入井相连接；其中：所述热利用管路依次通过盐水热利用一级换热器热侧、
盐水热利用二级换热器热侧和盐水回收压力调节器后与盐水水箱连通；
--所述热存储利用单元，包括盐水热利用一级储热器、盐水热利用二级
储热器、二氧化碳热利用储热器，其中：所述盐水热利用一级储热器储热侧
通过管路与盐水热利用一级换热器的冷侧连通，盐水热利用一级储热器用热
侧通过管路与二氧化碳一级辅助供电换热器的热侧相连；所述盐水热利用二
级储热器储热侧通过管路与盐水热利用二级换热器的冷侧连通，盐水热利用
二级储热器用热侧通过管路与二氧化碳二级辅助供电换热器的热侧相连；所
述二氧化碳热利用储热器储热侧通过管路与二氧化碳热利用换热器的冷侧连
通，二氧化碳热利用储热器用热侧通过管路与二氧化碳紧急供电换热器的热
侧相连；
--所述冷存储利用单元包括二氧化碳供冷储冷器，其中：二氧化碳供冷
储冷器储冷侧通过管路与二氧化碳供冷换热器的热侧相连，二氧化碳供冷储
冷器用冷侧通过管路与用户端连通。
2.根据权利要求1所述的多功能储能系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：张远，杨科，洪慧，白井艳，徐建中，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11