一种超临界二氧化碳储能系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超临界二氧化碳储能系统及其控制方法，包括：市政供电系统、可再生能源发电系统、超临界二氧化碳压缩系统、超临界二氧化碳透平膨胀系统、储能蓄热系统、办公区和生活区综合系统；超临界二氧化碳压缩系统包括一级压缩机、二级压缩机、高压储气库、低压储气库；超临界二氧化碳透平膨胀系统包括一级膨胀机、二级膨胀机、发电机；储能蓄热系统包括高温换热器、低温换热器以及蓄热罐；办公区和生活区综合系统包括控制系统、配电站与生活热水系统。本发明专利技术相比传统的压缩空气储能，效率更高，同时提高综合利用效率，具有转换效率高、可靠性好等优点。靠性好等优点。靠性好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳储能系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于极寒地区储能系统
，特别是涉及一种超临界二氧化碳储能系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]极寒地区可再生能源如太阳能、风能比较丰富，但是可再生能源在使用上经常出现弃电问题。为保证正常使用，需配备储能系统；极寒办公区和生活区冬季时间长，取暖长期依靠燃煤或烧炕等污染严重的方式，因此，耦合储能系统和办公区和生活区综合系统，是保障极寒地区碳中和的关键技术之一。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种超临界二氧化碳储能系统及其控制方法，以解决上述现有技术存在的问题。
[0004]一方面为实现上述目的，本专利技术提供了一种超临界二氧化碳储能系统，包括：
[0005]市政供电系统、可再生能源发电系统、超临界二氧化碳压缩系统、超临界二氧化碳透平膨胀系统、储能蓄热系统、办公区和生活区综合系统；
[0006]所述可再生能源发电系统中的能源包括但不限于风能、光伏、地热、潮汐能；
[0007]所述超临界二氧化碳压缩系统包括一级压缩机、二级压缩机、高压储气库、低压储气库；
[0008]所述超临界二氧化碳透平膨胀系统包括一级膨胀机、二级膨胀机、发电机；
[0009]所述储能蓄热系统包括高温换热器、低温换热器以及蓄热罐；
[0010]所述办公区和生活区综合系统包括控制系统、配电站与生活热水系统。
[0011]可选地，所述一级压缩机、所述二级压缩机与所述市政供电系统、所述可再生能源发电系统依次连接。
[0012]可选地，所述超临界二氧化碳透平膨胀系统与所述高压储气库、所述超临界二氧化碳压缩系统、所述低压储气库依次连接；
[0013]所述超临界二氧化碳透平膨胀系统与所述配电站、所述控制系统耦合连接。
[0014]可选地，所述高温换热器与所述低温换热器均包括两个换热通道，一个换热通道与压缩机上的冷却循环管道连接，另一个换热通道与所述蓄热罐连接；
[0015]所述高温换热器与所述低温换热器均与所述蓄热罐、所述生活热水系统相连。
[0016]可选地，所述高温换热器还包括翅片式换热器、印刷电路板换热器、毛细管换热器。
[0017]可选地，所述储能蓄热系统还包括与所述生活热水系统连接的太阳能集热器，所述太阳能集热器用于为整体的系统补充热量。
[0018]可选地，所述高温换热器与所述生活热水系统之间安装有加压泵，所述加压泵为热泵，用于不停循环换热器中冷水与生活热水系统，将生活热水经过暖气等制暖设备冷却
后再进入换热器进行加热。
[0019]可选地，所述高压储气库的内部压力为10
‑
20MPa，温度大于31.6℃；所述低压储气库的内部压力为8
‑
10MPa。
[0020]另一方面为实现上述目的，本专利技术提供了一种超临界二氧化碳储能控制方法，包括以下步骤：
[0021]设置预设电价与预设电量；
[0022]当电价小于预设电价或可再生能源发电系统电量大于预设电量时，控制压缩机工作，将低压储气库中的超临界二氧化碳压缩，同时基于高温换热器回收压缩机产生的余热，并将高压的超临界二氧化碳泵送入高压储气库中储存；
[0023]当电价大于或等于预设电价或可再生能源发电系统电量小于或等于预设电量时，高压储气库释放超临界二氧化碳进入膨胀机，带动发电机发电，为配电站供电，为办公区和生活区提供生活用电，同时回收超临界二氧化碳透平膨胀的热量。
[0024]本专利技术的技术效果为：
[0025]本专利技术提出的超临界二氧化碳储能系统及其控制方法，利用压缩超临界二氧化碳储能部分原理，当电价低谷或可再生能源发电量较大时，利用超临界二氧化碳压缩机压缩二氧化碳并储存在高压储气库中(储能过程)；外部电力不足或电价峰值时，释放存储在高压储气库中的二氧化碳，进入透平膨胀机发电(释能过程)。相比传统的压缩空气储能，效率更高。同时，对超临界二氧化碳压缩中的余热进行回收再利用，一部分可以用于办公区和生活区的热水供应系统，一部分可用于保障高压储气库出口的二氧化碳温度和压力，提高综合利用效率。本综合储能系统具有转换效率高、可靠性好等优点。
附图说明
[0026]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0027]图1为本专利技术实施例中的结构原理示意图；
[0028]附图说明：1
‑
市政供电系统，2
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可再生能源发电系统，3
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一级超临界二氧化碳压缩机，4
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二级超临界二氧化碳压缩机，5
‑
高压储气库，6
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一级膨胀机，7
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二级膨胀机，8
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发电机，9
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配电站，10
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控制系统，11
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生活热水系统，12
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高温换热器，13
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低温换热器，14
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蓄热罐，15
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低压储气库，16
‑
蓄热罐，17
‑
低压储气库。
具体实施方式
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0030]需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0031]实施例一
[0032]如图1所示，本实施例中提供一种超临界二氧化碳储能系统及其控制方法，其中储能系统包括：
[0033]市政供电系统、可再生能源发电系统、超临界二氧化碳压缩系统、超临界二氧化碳透平膨胀系统、储能蓄热系统、办公区和生活区综合系统；
[0034]可再生能源发电系统包括但不限于风能、光伏、地热、潮汐能；
[0035]超临界二氧化碳压缩系统包括一级压缩机、二级压缩机、高压储气库、低压储气库；
[0036]超临界二氧化碳透平膨胀系统包括一级膨胀机、二级膨胀机、发电机；
[0037]储能蓄热系统包括高温换热器、低温换热器以及蓄热罐；
[0038]办公区和生活区综合系统包括控制系统、配电站与生活热水系统。
[0039]其中，超临界二氧化碳压缩系统由低压储气库、超临界二氧化碳压缩系统、高压储气库依次串联相连；
[0040]透平膨胀发电系统(释能系统)与办公区生活区综合系统的配电站、控制系统耦合相连；
[0041]超临界二氧化碳储能系统包括二级二氧化碳压缩机3、4以及与其连接的高压储气库5，储热系统包括高温换热器12、低温换热器13以及蓄热罐14，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳储能系统，其特征在于，包括：市政供电系统、可再生能源发电系统、超临界二氧化碳压缩系统、超临界二氧化碳透平膨胀系统、储能蓄热系统、办公区和生活区综合系统；所述可再生能源发电系统中的能源包括但不限于风能、光伏、地热、潮汐能；所述超临界二氧化碳压缩系统包括一级压缩机、二级压缩机；所述超临界二氧化碳透平膨胀系统包括一级膨胀机、二级膨胀机、发电机；所属超临界二氧化碳储气系统包含高压储气库、低压储气库所述储能蓄热系统包括高温换热器、低温换热器以及蓄热罐；所述办公区和生活区综合系统包括控制系统、配电站与生活热水系统。2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳储能系统，其特征在于，所述一级压缩机、所述二级压缩机与所述市政供电系统、所述可再生能源发电系统依次连接。3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳储能系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳透平膨胀系统与所述低压储气库、所述超临界二氧化碳压缩系统、所述高压储气库依次连接；所述超临界二氧化碳透平膨胀系统与所述配电站、所述控制系统耦合连接。4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳储能系统，其特征在于，所述高温换热器与所述低温换热器均包括两个换热通道，一个换热通道与压缩机上的冷却循环管道连接，另一个换热通道与所述蓄热罐连接；所述高温换热器与所述低温换热器均与所述蓄热罐、所述生活热水系统相连。5.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳储能系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张飞扬，孙静桐，张劲，肖凤朝，张遂安，
申请(专利权)人：中能安然北京工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：