一种压缩二氧化碳储能系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种压缩二氧化碳储能系统，包括：第一储罐、蓄冷器、第一换热器、压缩机、冷却器、第一透平、分离器、第二储罐、第四换热器、加热器、第二透平和膨胀机。本实用新型专利技术提供的压缩二氧化碳储能系统中，二氧化碳最终均以低压液态形式储存在储罐中，可克服系统对地理条件的依赖，低压形式也降低了对储罐的材料要求；本实用新型专利技术提供的压缩二氧化碳储能系统可用于克服可再生能源发电的不稳定性，也可用于维持电网的调峰，保持电网的安全稳定运行。保持电网的安全稳定运行。保持电网的安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种压缩二氧化碳储能系统


[0001]本技术属于物理储能系统及可再生能源
，特别涉及一种压缩二氧化碳储能系统。

技术介绍

[0002]近年来，传统化石能源利用所带来的环境污染等问题日益严重，人们的能源利用观念发生了巨大的转变，可再生能源作为一种绿色能源引起了人们的广泛关注，从而得到了快速的发展。在利用可再生能源的过程中尚存在一些问题；其中，可再生能源的固有特性(例如，低可控性、高波动性等)导致可再生能源发电不够稳定，可再生能源发电并网给电网的安全和稳定运行带来了巨大的挑战，储能技术是解决这一难题的有效方法。
[0003]在众多的储能技术中，压缩空气储能因其巨大的发展潜力而成为各国学者的研究热点；其基本原理为：在用电低谷期，利用可再生能源发电或富余电力带动压缩机压缩环境空气，将电能转化为空气的内能储存(例如，储存在地下洞穴中)；当电能被需要时，存储的高压空气被释放带动膨胀机做功输出电能，将电能并入电网供给用户。虽然压缩空气储能是一种较为成熟的储能技术，但是系统的储能密度低以及系统依赖于有利的地理条件等缺点是其主要阻碍；液化空气储能
‑
195℃的极端低温操作条件对设备安全性提出极大要求。
[0004]基于上述分析，二氧化碳具有合适的临界物性(临界温度31℃)使其液化方便，而且优良的热物性，因而成为压缩气体储能系统的研究热点。与压缩空气储能技术不同，二氧化碳储能系统是一个闭式循环，释能时透平排出的二氧化碳要储存在另一个储罐而不能直接排放到大气中；若二氧化碳以气态形式存储时，现有的压缩二氧化碳储能系统能量密度低，受地理条件限制严重；若以液态二氧形式存储，则依赖LNG等低温冷源、节流装置或显热潜热并存的低温蓄冷装置来完成低压二氧化碳的液化，造成系统条件依赖性强、效率及能量密度低和装置复杂的难题。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种压缩二氧化碳储能系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本技术提供的压缩二氧化碳储能系统中，二氧化碳最终均以低压液态形式储存在储罐中，可克服系统对地理条件的依赖，低压形式也降低了对储罐的材料要求；本技术提供的压缩二氧化碳储能系统可用于克服可再生能源发电的不稳定性，也可用于维持电网的调峰，保持电网的安全稳定运行。
[0006]为达到上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0007]本技术的一种压缩二氧化碳储能系统，包括：
[0008]第一储罐；
[0009]蓄冷器，所述蓄冷器设置有第一进口、第一出口、第二进口及第二出口，所述蓄冷器的第一进口与第一出口相连通，所述蓄冷器的第二进口与第二出口相连通；所述蓄冷器的第一进口与所述第一储罐的出口相连通，所述蓄冷器的第二出口与所述第一储罐的进口
相连通；
[0010]第一换热器，所述第一换热器的冷源通道进口与所述蓄冷器的第一出口相连通；
[0011]压缩机，所述压缩机的进口与所述第一换热器的冷源通道出口相连通；
[0012]冷却器，所述冷却器的热源通道进口与所述压缩机的出口相连通，所述冷却器的热源通道出口与所述第一换热器的热源通道进口相连通；
[0013]第一透平，用于膨胀做功驱动发电机发电；所述第一透平的进口与所述第一换热器的热源通道出口相连通；
[0014]分离器，所述分离器设置有进口、气态出口和液体出口；所述分离器的进口与所述第一透平的出口相连通，所述分离器的气态出口与所述第一换热器的冷源通道进口相连通；
[0015]第二储罐，所述第二储罐的进口与所述分离器的液体出口相连通；
[0016]第四换热器，所述第四换热器的冷源通道进口与所述第二储罐的出口相连通；
[0017]加热器，所述加热器的冷源通道进口与所述第四换热器的冷源通道出口相连通；
[0018]第二透平，用于膨胀做功驱动发电机发电；所述第二透平的进口与所述加热器的冷源通道出口相连通，所述第二透平的出口与所述第四换热器的热源通道进口相连通；
[0019]膨胀机，用于膨胀做功驱动发电机发电；所述膨胀机的进口与所述第四换热器的热源通道出口相连通，所述膨胀机的出口与所述蓄冷器的第二进口相连通。
[0020]本技术的进一步改进在于，还包括：
[0021]第二换热器，所述第二换热器的热源通道进口与所述冷却器的热源通道出口相连通，所述第二换热器的热源通道出口与所述第一透平的进口相连通；
[0022]第一甲醇罐，所述第一甲醇罐的进口与所述第二换热器的冷源通道出口相连通；
[0023]第三换热器，所述第三换热器的热源通道进口与所述第一甲醇罐的出口相连通；所述第三换热器的冷源通道进口与所述第二储罐的出口相连通，所述第三换热器的冷源通道出口与所述加热器的冷源通道进口相连通；
[0024]第二甲醇罐，所述第二甲醇罐的进口与所述第三换热器的热源通道出口相连通，所述第二甲醇罐的出口与所述第二换热器的冷源通道进口相连通。
[0025]本技术的进一步改进在于，还包括：
[0026]第一水罐，所述第一水罐的进口与所述冷却器的冷源通道出口相连通，所述第一水罐的出口与所述加热器的热源通道进口相连通；
[0027]第二水罐，所述第二水罐的进口与所述加热器的热源通道出口相连通，所述第二水罐的出口与所述冷却器的冷源通道进口相连通。
[0028]本技术的进一步改进在于，所述第一水罐及所述第二水罐中的介质为加压水；所述第一水罐和所述第二甲醇罐设置有绝缘保温层。
[0029]本技术的进一步改进在于，所述第一储罐用于存储释能液体二氧化碳，所述第二储罐用于存储储能液体二氧化碳。
[0030]本技术的进一步改进在于，所述蓄冷器设置有相变材料用于储存潜冷能。
[0031]本技术的进一步改进在于，还包括：电动机，所述电动机用于驱动所述压缩机。
[0032]本技术的进一步改进在于，所述第二储罐的出口处还设置有泵。
[0033]本技术的进一步改进在于，所述蓄冷器的第一进口与所述第一储罐的出口之间还设置有节流阀。
[0034]本技术的进一步改进在于，还包括：
[0035]第一发电机，用于在所述第一透平的驱动下发电；
[0036]第二发电机，用于在所述第二透平的驱动下发电；
[0037]第三发电机，用于在所述膨胀机的驱动下发电。
[0038]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0039]本技术的系统能够以低压液态的形式储存二氧化碳，相对于现有压缩二氧化碳系统大幅度地拓宽了压缩和膨胀线，极大地增大了系统的能量密度，并且降低了对二氧化碳储罐的材料要求。本技术具有储能密度高、设备结构紧凑以及技术可行性好等优点，可应用于提高可再生能源的利用率，也可应用于维持电网的供需平衡，保证电网的安全稳定运行。
[0040]进一步地，该系统采用甲醇来储存显冷能，在第一换热器中，利用二氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，包括：第一储罐(1)；蓄冷器(3)，所述蓄冷器(3)设置有第一进口、第一出口、第二进口及第二出口，所述蓄冷器(3)的第一进口与第一出口相连通，所述蓄冷器(3)的第二进口与第二出口相连通；所述蓄冷器(3)的第一进口与所述第一储罐(1)的出口相连通，所述蓄冷器(3)的第二出口与所述第一储罐(1)的进口相连通；第一换热器(4)，所述第一换热器(4)的冷源通道进口与所述蓄冷器(3)的第一出口相连通；压缩机(5)，所述压缩机(5)的进口与所述第一换热器(4)的冷源通道出口相连通；冷却器(7)，所述冷却器(7)的热源通道进口与所述压缩机(5)的出口相连通，所述冷却器(7)的热源通道出口与所述第一换热器(4)的热源通道进口相连通；第一透平(9)，用于膨胀做功驱动发电机发电；所述第一透平(9)的进口与所述第一换热器(4)的热源通道出口相连通；分离器(11)，所述分离器(11)设置有进口、气态出口和液体出口；所述分离器(11)的进口与所述第一透平(9)的出口相连通，所述分离器(11)的气态出口与所述第一换热器(4)的冷源通道进口相连通；第二储罐(12)，所述第二储罐(12)的进口与所述分离器(11)的液体出口相连通；第四换热器(15)，所述第四换热器(15)的冷源通道进口与所述第二储罐(12)的出口相连通；加热器(16)，所述加热器(16)的冷源通道进口与所述第四换热器(15)的冷源通道出口相连通；第二透平(17)，用于膨胀做功驱动发电机发电；所述第二透平(17)的进口与所述加热器(16)的冷源通道出口相连通，所述第二透平(17)的出口与所述第四换热器(15)的热源通道进口相连通；膨胀机(19)，用于膨胀做功驱动发电机发电；所述膨胀机(19)的进口与所述第四换热器(15)的热源通道出口相连通，所述膨胀机(19)的出口与所述蓄冷器(3)的第二进口相连通。2.根据权利要求1所述的一种压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，还包括：第二换热器(8)，所述第二换热器(8)的热源通道进口与所述冷却器(7)的热源通道出口相连通，所述第二换热器(8)的热源通道出口与所述第一透平(9)的进口相连通；第一甲醇罐(21)，所述第一甲醇罐(21)的进口与所述第二换热器(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：马浩元，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：新型
国别省市：