抽水压缩二氧化碳储能系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术涉及一种抽水压缩二氧化碳储能系统及其运行方法。本发明专利技术适用于物理储能技术领域。本发明专利技术要解决的技术问题是：提供一种抽水压缩二氧化碳储能系统及其运行方法。本发明专利技术所采用的技术方案是：一种抽水压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，包括：抽水蓄能系统，具有下水库、可逆式水轮发电机组和气液共容单元；液态二氧化碳储罐，能用于存储液态二氧化碳；二氧化碳储存管路，接于所述气液共容单元和所述液态二氧化碳储罐之间；二氧化碳释放管路，接于所述液态二氧化碳储罐和所述气液共容单元之间，能在抽水蓄能系统释能时将液态二氧化碳储罐内液态二氧化碳转化为气态二氧化碳，并将气态二氧化碳补充至气液共容单元。气态二氧化碳补充至气液共容单元。气态二氧化碳补充至气液共容单元。

【技术实现步骤摘要】
抽水压缩二氧化碳储能系统及其运行方法


[0001]本专利技术涉及一种抽水压缩二氧化碳储能系统及其运行方法。适用于物理储能


技术介绍

[0002]随着我国光伏、风电等新能源大基地的爆发式增长，新能源装机规模在整个电源侧的占比不断增长。然而新能源发电的间歇性、随机性和波动性，会给电网带来巨大的冲击，严重影响电网的安全稳定运行。大规模的储能是建立新型电力系统，保证电网安全运行的重要途径。抽水蓄能发电技术是我国目前储能装机容量最大、技术最为成熟的大规模储能技术，但抽水蓄能电站在建设和运行过程中，可能导致自然资源、生态环境和景观环境破坏。
[0003]为了解决上述问题，近年来不断有学着提出将压缩空气储能和抽水蓄能发电技术结合，提出抽水压缩空气储能技术。目前抽水压缩空气储能还处于理论研究阶段，国外已有部分实验性电站投运，但装机容量较小，难以实现大容量的装机规模。抽水压缩空气储能主要存在难以实现大规模储能的难题，主要原因在于大装机容量的抽水压缩空气储能需要大量的高压容器用于储存压缩空气。
[0004]由上可知，目前单纯抽蓄发电技术存在地理条件限制且对生态可能造成不良影响，抽水压缩空气储能存在大规模储存压缩空气问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种抽水压缩二氧化碳储能系统及其运行方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：一种抽水压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，包括：
[0007]抽水蓄能系统，具有下水库、可逆式水轮发电机组和气液共容单元；
[0008]液态二氧化碳储罐，能用于存储液态二氧化碳；
[0009]二氧化碳储存管路，接于所述气液共容单元和所述液态二氧化碳储罐之间，能在抽水蓄能系统储能时将气液共容单元内气态二氧化碳转化为液态二氧化碳，并将液态二氧化碳存储至液态二氧化碳储罐；
[0010]二氧化碳释放管路，接于所述液态二氧化碳储罐和所述气液共容单元之间，能在抽水蓄能系统释能时将液态二氧化碳储罐内液态二氧化碳转化为气态二氧化碳，并将气态二氧化碳补充至气液共容单元，以使气液共容单元内气液压力保持在一定范围内。
[0011]所述二氧化碳储存管路，包括：
[0012]气液分离罐，用于分离来自所述气液共容单元的二氧化碳和水分；
[0013]电动二氧化碳压缩机，用于将来自所述气液分离罐的二氧化碳压缩成高压二氧化碳气体；
[0014]二氧化碳冷却器，用于为冷却所述高压二氧化碳气体；
[0015]二氧化碳冷凝装置，用于将经所述二氧化碳冷却器冷却的高压二氧化碳气体冷凝成液态二氧化碳并送至所述液态二氧化碳储罐。
[0016]所述电动二氧化碳压缩机用于将来自所述气液分离罐的二氧化碳压缩成7Mpa的高压二氧化碳气体。
[0017]所述二氧化碳释放管路，包括：
[0018]二氧化碳蒸发装置，用于经所述液态二氧化碳储罐输出的液态二氧化碳加热蒸发成气态二氧化碳。
[0019]所述液态二氧化碳储罐和所述二氧化碳蒸发装置之间设有二氧化碳流量调节阀，用于调节控制液态二氧化碳进入二氧化碳蒸发装置的流量。
[0020]所述二氧化碳蒸发装置和所述气液共容单元之间设有气液分离罐。
[0021]还包括：
[0022]储换热系统，能用于为所述二氧化碳储存管路提供冷源，并能用于为所述二氧化碳释放管路提供热源。
[0023]所述储换热系统包括储冷水罐和储热水罐；
[0024]所述储冷水罐的出水口依次经冷水循环水泵和所述二氧化碳储存管路中的二氧化碳冷却器连通所述储热水罐的进水口；
[0025]所述储热水罐的出水口依次经热水循环水泵和所述二氧化碳释放管路中的二氧化碳蒸发装置连通所述储冷水罐的进水口。
[0026]所述气液共容单元为地下气液共容库或气液共容罐。
[0027]一种所述抽水压缩二氧化碳储能系统的运行方法，其特征在于：
[0028]系统运行前，下水库中的水通过可逆式水轮发电机组注入气液共容单元，达到气液共容单元的最低水位后，停止注水；然后通过二氧化碳补充管道向气液共容单元注入二氧化碳气体，使得气液共容单元中的气液压力达到约3MPa后，关闭二氧化碳补充管道，停止注入二氧化碳气体；
[0029]系统储能时，下水库中的水通过可逆式水轮发电机组不断注入气液共容单元，达到气液共容单元的最高水位点后，停止注水；同时运行二氧化碳储存管路，将二氧化碳由气态转化为液态并储存至液态二氧化碳储罐中；
[0030]系统释能时，启动可逆式水轮发电机组，存储于气液共容单元中的约3MPa的高压水推动可逆式水轮发电机组进行发电后排入下水库；同时，储存于液态二氧化碳储罐的液态二氧化碳通过二氧化碳释放管路转化为气态二氧化碳，进入气液共容单元，维持气液共容单元中的气液压力保持在2
‑
3MPa内；当地下气液共容库的水位达到最低水位时，释能过程结束。
[0031]本专利技术的有益效果是：本专利技术将抽水蓄能、高压气体和二氧化碳液化存储结合，解决单纯抽蓄发电技术的地理条件限制和对生态可能造成的不良影响，同时解决抽水压缩空气储能的大规模储存压缩空气问题，实现达到抽水蓄能发电技术级别的装机规模。
[0032]本专利技术通过压缩二氧化碳结合，采用7MPa，实现常温参数储存液态二氧化碳。本专利技术通过储换热系统对系统运行所产生多余热量可实现综合能源供给，同时可以回收工业余热再利用。
附图说明
[0033]图1为实施例1的结构示意图。
[0034]图2为实施例2的结构示意图。
[0035]1、下水库；2、可逆式水轮发电机组；3a、地下气液共容库；3b、气液共容罐；4、气液分离罐；5、电动二氧化碳压缩机；6、二氧化碳冷却器；7、二氧化碳冷凝装置；8、液态二氧化碳储罐；9、二氧化碳流量调节阀；10、二氧化碳蒸发装置；11、储冷水罐；12、储热水罐；13、冷水循环水泵；14、热水循环水泵；21、尾水管道；22、水轮机进水管道；23、二氧化碳联通管；24、压缩机进气管道；25、压缩机排气管道；26、液态二氧化碳输送管道；27、气态二氧化碳输送管；28、冷水循环管道；29、热水循环管道。
具体实施方式
[0036]实施例1：如图1所示，本实施例为一种抽水压缩二氧化碳储能系统，包括抽水蓄能系统、液态二氧化碳储罐、二氧化碳储存管路、二氧化碳释放管路和储换热系统等。
[0037]本例中抽水蓄能系统具有下水库、可逆式水轮发电机组和地下气液共容库，下水库经水轮机进水管道连通可逆式水轮发电机组，可逆式水轮发电机组经尾水管道连通地下气液共容库。
[0038]本实施例中二氧化碳储存管路接于地下气液共容库和液态二氧化碳储罐之间，能在抽水蓄能系统储能时将气液共容单元内气态二氧化碳转化为液态二氧化碳，并将液态二氧化碳存储至液态二氧化碳储罐。
[0039]本例中二氧化碳储存管路包括气液分离罐、电动二氧化碳压缩机、二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抽水压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，包括：抽水蓄能系统，具有下水库、可逆式水轮发电机组和气液共容单元；液态二氧化碳储罐，能用于存储液态二氧化碳；二氧化碳储存管路，接于所述气液共容单元和所述液态二氧化碳储罐之间，能在抽水蓄能系统储能时将气液共容单元内气态二氧化碳转化为液态二氧化碳，并将液态二氧化碳存储至液态二氧化碳储罐；二氧化碳释放管路，接于所述液态二氧化碳储罐和所述气液共容单元之间，能在抽水蓄能系统释能时将液态二氧化碳储罐内液态二氧化碳转化为气态二氧化碳，并将气态二氧化碳补充至气液共容单元，以使气液共容单元内气液压力保持在一定范围内。2.根据权利要求1所述的抽水压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，所述二氧化碳储存管路，包括：气液分离罐，用于分离来自所述气液共容单元的二氧化碳和水分；电动二氧化碳压缩机，用于将来自所述气液分离罐的二氧化碳压缩成高压二氧化碳气体；二氧化碳冷却器，用于为冷却所述高压二氧化碳气体；二氧化碳冷凝装置，用于将经所述二氧化碳冷却器冷却的高压二氧化碳气体冷凝成液态二氧化碳并送至所述液态二氧化碳储罐。3.根据权利要求2所述的抽水压缩二氧化碳储能系统，其特征在于：所述电动二氧化碳压缩机用于将来自所述气液分离罐的二氧化碳压缩成7Mpa的高压二氧化碳气体。4.根据权利要求1所述的抽水压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，所述二氧化碳释放管路，包括：二氧化碳蒸发装置，用于经所述液态二氧化碳储罐输出的液态二氧化碳加热蒸发成气态二氧化碳。5.根据权利要求4所述的抽水压缩二氧化碳储能系统，其特征在于：所述液态二氧化碳储罐和所述二氧化碳蒸发装置之间设有二氧化碳流量调节阀，用于调节控制液态二氧化碳进入二氧化碳蒸发装置的流量。6.根据权利要求4或5所述的抽水压缩二氧化碳储能系统，其特征在于：所述二氧化碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：於震跃，冯飙，张翔，陆炅，荣杨一鸣，苏伟，郑应霞，赵源，李成军，孙怡，苏卫涛，朱波，高俊，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：