一种定压型储能系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种定压型储能系统，该系统以二氧化碳为工作介质，收集二氧化碳在压缩过程中产生的热量并回收利用，使得系统在无需补充热量的条件下仍有较多的电力供应；利用二氧化碳与润滑油之间的相溶等特性，实现液相二氧化碳和超临界相二氧化碳的定压存储和定压释放；根据二氧化碳在相变过程中的吸热和放热特性，利用恒温冷源完成该部分热量(冷量)的回收和利用，保证了在无外界热量(冷量)供应条件下恒温冷源温度的恒定和二氧化碳相变时对热量(冷量)的需求。综上，该系统可以富余电能或可再生能源为能量来源，在运行过程中不产生污染物，具有高效、环保和节能效益。

【技术实现步骤摘要】
一种定压型储能系统
本技术涉及储能
，具体的说，是一种以二氧化碳为工作介质，以富余电能或可再生能源为能量来源，可实现定压储能和定压释能的新型储能系统。
技术介绍
压缩空气储能技术是一种重要的储能技术。该技术以空气为工作介质，在储能阶段对空气进行压缩并存储，在释能阶段利用化石燃料提高空气温度，利用透平膨胀机对外做功发电。虽然该技术可以达到较高的能量转化效率(40% -60% )，但对化石燃料的利用使得该技术存在一定的污染性问题，同时随着化石燃料的日益枯竭，压缩空气储能技术的成本逐渐升高，因此该技术在未来的应用受到严重阻碍。 以空气为工作介质的压缩空气储能系统存在的另外一个问题是空气的存储体积较大。就目前已商业化的压缩空气储能系统来看，压缩空气的存储一般都要借助于地下洞穴、岩层等，且受存储空气的压力较高的影响(一般不小于40atm)，系统对存储容器的要求较高。因此压缩空气储能系统的建设受地形和地质的影响较为明显。虽然目前已有学者提出利用人造存储容器完成压缩空气的存储，但由于空气经过压缩之后密度仍较小(根据常见的空气存储参数，即温度为300K，压力为80atm，空气密度约为100kg/m3)，因此当存储的空气量较大时，人造存储容器的存储体积仍较大。 虽然从目前来看，人们对于二氧化碳在储能领域的应用还存在较大空白，但利用二氧化碳取代空气作为储能系统的工作介质是解决储能系统存储体积较大的一种可能方法。二氧化碳无毒、无污染，拥有良好的物理和化学特性，有较高的密度(二氧化碳密度P=1.96kg/Nm3，空气密度P = 1.29kg/Nm3)，且拥有较低的临界温度Tc= 31.1°C和适中的临界压力P。= 7.38*10 6Pa，这使得在储能系统正常的存储压力和温度下，二氧化碳可处于超临界状态，此时二氧化碳的密度约为同样参数条件下空气密度的5-8倍。因此，以二氧化碳为工作介质的储能系统可以更加方便地利用人造存储容器完成存储，大大减小储能系统的存储体积。同时，二氧化碳密度较高的特点也降低了储能系统关键部件(如透平机械)的设计要求，使得整个系统更加紧凑、高效。
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以二氧化碳为工作介质的定压型储能系统，该系统可以富余电能或可再生能源为能量来源，利用定压储能和定压释能的工作模式保证了系统的高效率，同时不需要消耗化石燃料，不产生污染性气体。 本技术为解决其技术问题所采取的技术方案是:一种定压型储能系统，包括二氧化碳储能释能单元、恒温换热介质供应单元和载热介质供应单元，其特征在于， 一所述二氧化碳储能释能单元包括通过管路依次连接的液相二氧化碳存储器、预热器、多级压缩机组、压缩冷却器、超临界二氧化碳存储器、膨胀再热器、多级膨胀机组和冷却换热器，其中:所述冷却换热器的热侧二氧化碳出口端与液相二氧化碳存储器顶部的二氧化碳进口端连通；所述液相二氧化碳存储器侧壁的二氧化碳出口端和预热器之间的连通管路上设有液相二氧化碳供应端开关阀；在所述多级压缩机组的末级压缩机出口管路上设置的压缩冷却器和所述超临界二氧化碳存储器侧壁的二氧化碳进口端之间的连通管路上设有止回阀；在所述多级膨胀机组的首级膨胀机进口管路上设置的膨胀再热器和所述超临界二氧化碳存储器顶部的二氧化碳出口端之间的连通管路上设有释能阶段超临界二氧化碳供应开关阀；所述液相二氧化碳存储器底部的润滑油出口端经管路与一低压端润滑油存储器的润滑油进口端连通，所述低压端润滑油存储器的润滑油出口端经管路与所述液相二氧化碳存储器底部的润滑油进口端连通；所述超临界二氧化碳存储器底部的润滑油出口端经管路与一高压端润滑油存储器的润滑油进口端连通，所述高压端润滑油存储器的润滑油出口端经管路与所述超临界二氧化碳存储器底部的润滑油进口端连通； -所述恒温换热介质供应单元包括恒温换热介质冷源，所述恒温换热介质冷源的供应口 I依次经预热端供热开关阀、所述预热器的预热端及预热端回流开关阀后与所述恒温换热介质冷源的回流口 I连通，所述恒温换热介质冷源的供应口 II依次经冷却端供冷开关阀、所述冷却换热器的冷却端及冷却端回流开关阀后与所述恒温换热介质冷源的回流口II连通； --所述载热介质供应单元包括载热介质供应器、储热器，所述载热介质供应器的出口端经各级压缩机的压缩冷却器的冷侧后与所述储热器的进口端连通，所述储热器的出口端经各级膨胀机的膨胀再热器的热侧后与所述载热介质供应器的进口端连通。 优选地，在所述液相二氧化碳存储器和预热器之间的连通管路上还设有液相二氧化碳供应端过滤器和液相二氧化碳供应端稳压器。 优选地，在所述膨胀机组的首级膨胀机进口管路上设置的膨胀再热器和所述超临界二氧化碳存储器出口端之间的连通管路上还设有释能阶段超临界二氧化碳供应过滤器。 优选地，在所述冷却换热器的热侧二氧化碳出口端与液相二氧化碳存储器的进口端之间的连通管路上还设有液相二氧化碳回收端降压器和液相二氧化碳回收端分离过滤器。 优选地，所述液相二氧化碳存储器底部的润滑油出口端和所述低压端润滑油存储器的润滑油进口端之间的连通管路上设有释能阶段低压端稳压器开关阀和释能阶段低压端稳压器；所述低压端润滑油存储器的润滑油出口端和所述液相二氧化碳存储器底部的润滑油进口端之间的连通管路上设有储能阶段低压端稳压器开关阀和储能阶段低压端稳压器。 优选地，所述超临界二氧化碳存储器底部的润滑油出口端和所述高压端润滑油存储器的润滑油进口端之间的连通管路上设有储能阶段高压端稳压器开关阀和储能阶段高压端稳压器；所述高压端润滑油存储器的润滑油出口端和所述超临界二氧化碳存储器底部的润滑油进口端之间的连通管路上设有释能阶段高压端稳压器开关阀和释能阶段高压端稳压器。 优选地，所述多级压缩机组包括至少一级压缩机，所述多级膨胀机组包括至少一级膨胀机。 优选地，所述多级压缩机组驱动连接有电动机，所述多级膨胀机组驱动连接有发电机。 由以上技术方案可知，本技术的优点是: 1、本技术以二氧化碳为工作介质，利用其密度高、易实现相态变化的特点，有效减小了储能系统的存储体积，降低了系统核心部件的设计难度，增强了储能系统的紧凑性和灵活性。 2、本技术利用二氧化碳与润滑油之间的相溶等特性，可实现二氧化碳的定压存储和定压释放，保证了储能系统工作的稳定性，提高了系统的能量转化效率。 3、本技术利用二氧化碳在相变过程中的吸热和放热特性，利用恒温冷源完成该部分热量(冷量)的回收和利用，保证了在无外界热量(冷量)供应条件下储能系统连续工作的稳定性。 4、除了以富余电力为系统的能量来源，本技术也可利用风能等可再生能源为系统的能量来源，并结合太阳能实现辅助供热，进一步提高系统的整体效率。整个系统在储能和释能阶段不产生任何污染物，是一种高效、环保、节能型系统。 【附图说明】 图1是本技术的定压型储能系统的结构示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本技术，应理解这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围，在阅读了本技术之后，本领域技术人员对本技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定压型储能系统，包括二氧化碳储能释能单元、恒温换热介质供应单元和载热介质供应单元，其特征在于，‑‑所述二氧化碳储能释能单元包括通过管路依次连接的液相二氧化碳存储器、预热器、多级压缩机组、压缩冷却器、超临界二氧化碳存储器、膨胀再热器、多级膨胀机组和冷却换热器，其中：所述冷却换热器的热侧二氧化碳出口端与液相二氧化碳存储器顶部的二氧化碳进口端连通；所述液相二氧化碳存储器侧壁的二氧化碳出口端和预热器之间的连通管路上设有液相二氧化碳供应端开关阀；在所述多级压缩机组的末级压缩机出口管路上设置的压缩冷却器和所述超临界二氧化碳存储器侧壁的二氧化碳进口端之间的连通管路上设有止回阀；在所述多级膨胀机组的首级膨胀机进口管路上设置的膨胀再热器和所述超临界二氧化碳存储器顶部的二氧化碳出口端之间的连通管路上设有释能阶段超临界二氧化碳供应开关阀；所述液相二氧化碳存储器底部的润滑油出口端经管路与一低压端润滑油存储器的润滑油进口端连通，所述低压端润滑油存储器的润滑油出口端经管路与所述液相二氧化碳存储器底部的润滑油进口端连通；所述超临界二氧化碳存储器底部的润滑油出口端经管路与一高压端润滑油存储器的润滑油进口端连通，所述高压端润滑油存储器的润滑油出口端经管路与所述超临界二氧化碳存储器底部的润滑油进口端连通；‑‑所述恒温换热介质供应单元包括恒温换热介质冷源，所述恒温换热介质冷源的供应口Ⅰ依次经预热端供热开关阀、所述预热器的预热端及预热端回流开关阀后与所述恒温换热介质冷源的回流口Ⅰ连通，所述恒温换热介质冷源的供应口Ⅱ依次经冷却端供冷开关阀、所述冷却换热器的冷却端及冷却端回流开关阀后与所述恒温换热介质冷源的回流口Ⅱ连通；‑‑所述载热介质供应单元包括载热介质供应器、储热器，所述载热介质供应器的出口端经各级压缩机的压缩冷却器的冷侧后与所述储热器的进口端连通，所述储热器的出口端经各级膨胀机的膨胀再热器的热侧后与所述载热介质供应器的进口端连通。...

【技术特征摘要】
1.一种定压型储能系统，包括二氧化碳储能释能单元、恒温换热介质供应单元和载热介质供应单元，其特征在于， --所述二氧化碳储能释能单元包括通过管路依次连接的液相二氧化碳存储器、预热器、多级压缩机组、压缩冷却器、超临界二氧化碳存储器、膨胀再热器、多级膨胀机组和冷却换热器，其中:所述冷却换热器的热侧二氧化碳出口端与液相二氧化碳存储器顶部的二氧化碳进口端连通；所述液相二氧化碳存储器侧壁的二氧化碳出口端和预热器之间的连通管路上设有液相二氧化碳供应端开关阀；在所述多级压缩机组的末级压缩机出口管路上设置的压缩冷却器和所述超临界二氧化碳存储器侧壁的二氧化碳进口端之间的连通管路上设有止回阀；在所述多级膨胀机组的首级膨胀机进口管路上设置的膨胀再热器和所述超临界二氧化碳存储器顶部的二氧化碳出口端之间的连通管路上设有释能阶段超临界二氧化碳供应开关阀；所述液相二氧化碳存储器底部的润滑油出口端经管路与一低压端润滑油存储器的润滑油进口端连通，所述低压端润滑油存储器的润滑油出口端经管路与所述液相二氧化碳存储器底部的润滑油进口端连通；所述超临界二氧化碳存储器底部的润滑油出口端经管路与一高压端润滑油存储器的润滑油进口端连通，所述高压端润滑油存储器的润滑油出口端经管路与所述超临界二氧化碳存储器底部的润滑油进口端连通； --所述恒温换热介质供应单元包括恒温换热介质冷源，所述恒温换热介质冷源的供应口 I依次经预热端供热开关阀、所述预热器的预热端及预热端回流开关阀后与所述恒温换热介质冷源的回流口 I连通，所述恒温换热介质冷源的供应口 II依次经冷却端供冷开关阀、所述冷却换热器的冷却端及冷却端回流开关阀后与所述恒温换热介质冷源的回流口 II连通； --所述载热介质供应单元包括载热介质供应器、储热器，所述载热介质供应器的出口端经各级压缩机的压缩冷却器的冷侧后与所述储热器的进口端连通，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张远，杨科，洪慧，李雪梅，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