可实现二氧化碳地下封存的储能发电系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术公开了可实现二氧化碳地下封存的储能发电系统及其运行方法。可实现二氧化碳地下封存的储能发电系统包括储存高压二氧化碳的地下封存库和储存常压常温二氧化碳的储气库，在储能状态时，二氧化碳存于地下封存库，在释能状态时，地下封存库释放部分二氧化碳并存于储气库。地下封存库既作为封存二氧化碳，也作为压缩二氧化碳储能的高压储罐，一举两得，节省建造成本，并且当储能系统退役后，地下封存库可以继续长期封存二氧化碳。本发明专利技术的储热组件将二氧化碳的压缩过程产生的压缩热量回收并用于二氧化碳的膨胀过程，实现了能量的回收利用，降低了系统能耗。降低了系统能耗。降低了系统能耗。

【技术实现步骤摘要】
可实现二氧化碳地下封存的储能发电系统及其运行方法


[0001]本专利技术涉及二氧化碳封存与储能发电
，尤其涉及一种可实现二氧化碳地下封存的储能发电系统及其运行方法。

技术介绍

[0002]二氧化碳封存是把二氧化碳存放在特定的自然或人工储库中，利用物理、化学、生化等方法，将二氧化碳长期封存。二氧化碳封存是二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术得以实现的最关键条件。二氧化碳地质封存技术尚处于研究和示范验证阶段，人工容器封存布置灵活，适合一些特定场景，但成本过高，难以大规模应用。压缩二氧化碳储能技术是一种能够实现大容量和长时间电能存储的电力储能系统，通过压缩机将常压二氧化碳气体压缩至高压并液化储存的方式来存储多余电力，在需要用电时将高压液体二氧化碳气化释放并膨胀做功发电。压缩二氧化碳储能装置中需要配置大容积的高压储液罐和超大容积的常压储气库以存储二氧化碳，其中，采用人造的高压储液罐造价高，且服役寿期较短，退役后无法再继续用于封存二氧化碳。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术的实施例提出一种可实现二氧化碳地下封存的储能发电系统及其运行方法。
[0005]一方面，本专利技术提出了一种可实现二氧化碳地下封存的储能发电系统，包括：
[0006]地下封存库，所述地下封存库用于封存二氧化碳；
[0007]储气库，所述储气库用于储存常温常压状态的气体二氧化碳；
[0008]连通设置在所述储气库出口端的压缩组件，所述压缩组件用于将所述储气库中的二氧化碳压缩增压后输入所述地下封存库；
[0009]连通设置在所述储气库入口端的膨胀组件，所述膨胀组件用于将所述地下封存库中的二氧化碳膨胀泄压后输入所述储气库；
[0010]储热组件，所述储热组件与所述压缩组件之间以及所述储热组件与所述膨胀组件之间换热连接；
[0011]连通设置在所述压缩组件出口端与所述膨胀组件入口端之间的增压组件，所述增压组件用于将所述压缩组件输出的二氧化碳液化增压后输入至所述地下封存库以及将所述地下封存库输出的二氧化碳液化增压后输入所述膨胀组件。
[0012]在一些实施例中，所述压缩组件包括多个串联设置的压缩模块，所述压缩模块包括压缩机和设置在所述压缩机出口端的换热器。
[0013]在一些实施例中，所述膨胀组件包括多个串联设置的膨胀模块，所述膨胀模块包括膨胀机和设置在所述膨胀机入口端的再热器。
[0014]在一些实施例中，所述储热组件包括容置低温传热介质的冷罐和容置高温传热介
质的热罐，所述热罐连通设置在所述换热器冷侧出口端与所述再热器热侧入口端之间，所述冷罐连通设置在所述换热器冷侧入口端与所述再热器热侧出口端之间。
[0015]在一些实施例中，所述增压组件包括：
[0016]连通设置在所述压缩组件出口端与所述地下封存库入口端之间的第一冷凝器和第一增压泵，从所述压缩组件出口端流出的二氧化碳依次经所述第一冷凝器冷凝和所述第一增压泵增压后输入至所述地下封存库；
[0017]连通设置在所述地下封存库出口端与所述膨胀组件入口端之间的第二冷凝器和第二增压泵，从所述地下封存库流出的二氧化碳依次经所述第二冷凝器冷凝和所述第二增压泵增压后输送至所述膨胀组件。
[0018]在一些实施例中，所述增压组件还包括回热器，所述回热器的热侧为从所述地下封存库流出的二氧化碳，所述回热器的冷侧为依次经所述第二冷凝器冷凝和所述第二增压泵增压后的二氧化碳。
[0019]在一些实施例中，所述储气库由多个连通设置的气膜仓或气柜组成。
[0020]在一些实施例中，所述地下封存库为盐穴或矿洞。
[0021]在一些实施例中，所述地下封存库的压力在7MPa以上。
[0022]另一方面，本专利技术提出了一种可实现二氧化碳地下封存的储能发电系统的运行方法，利用本专利技术的可实现二氧化碳地下封存的储能发电系统，包括以下过程：
[0023]储能阶段：启动压缩组件将储气库中的二氧化碳逐级压缩至不低于第一冷凝器的冷凝压力，压缩后的二氧化碳依次经第一冷凝器冷凝和第一增压泵增压后输送至地下封存库存储，同时冷罐中的低温传热介质流经换热器与二氧化碳进行热交换以回收压缩热，直至储气库放空；
[0024]释能阶段：从地下封存库中流出的二氧化碳经第二冷凝器冷凝、第二增压泵增压以及回热器回热后输送至膨胀组件，膨胀至常温常压状态的二氧化碳进入储气库存储，同时热罐中的高温传热介质流经再热器与二氧化碳进行热交换以加热二氧化碳，直至储气库充满为止。
[0025]相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0026]本专利技术的地下封存库既作为封存二氧化碳，也作为压缩二氧化碳储能的高压储罐，一举两得，节省建造成本，并且当储能系统退役后，地下封存库可以继续长期封存二氧化碳。
[0027]本专利技术的储热组件将二氧化碳的压缩过程产生的压缩热量回收并用于二氧化碳的膨胀过程，实现了能量的回收利用，降低了系统能耗。
附图说明
[0028]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0029]图1为本专利技术可实现二氧化碳地下封存的储能发电系统示意图；
[0030]附图标记说明：
[0031]地下封存库1；
[0032]储气库2；
[0033]压缩组件3、第一压缩机31、第二压缩机32、第三压缩机33、第一换热器34、第二换热器35、第三换热器36；
[0034]储热组件4、第一热罐41、第一冷罐42、第二热罐43、第二冷罐44、第三热罐45、第三冷罐46；
[0035]膨胀组件5、第一膨胀机51、第二膨胀机52、第三膨胀机53、第一再热器54、第二再热器55、第三再热器56；
[0036]增压组件6，第一冷凝器61、第一增压泵62、第二冷凝器63、第二增压泵64、回热器65。
具体实施方式
[0037]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0038]下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的可实现二氧化碳地下封存的储能发电系统及其运行方法。
[0039]如图1所示，本专利技术的可实现二氧化碳地下封存的储能发电系统，包括地下封存库1、储气库2、压缩组件3、膨胀组件5、储热组件4和增压组件6。
[0040]地下封存库1用于封存二氧化碳，其压力优选在10MPa以上，由于地下温度较高，地下封存库1中的二氧化碳处于超临界状态。地下封存库1采用盐穴或矿洞，盐穴和矿洞是人工开采后留下的，选择容积和状态合适的盐穴或矿洞，对其进行必要的改造和检测后可作为二氧化碳封存使用。
[0041]储气库2用于储存常温常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现二氧化碳地下封存的储能发电系统，其特征在于，包括：地下封存库，所述地下封存库用于封存二氧化碳；储气库，所述储气库用于储存常温常压状态的气体二氧化碳；连通设置在所述储气库出口端的压缩组件，所述压缩组件用于将所述储气库中的二氧化碳压缩增压后输入所述地下封存库；连通设置在所述储气库入口端的膨胀组件，所述膨胀组件用于将所述地下封存库中的二氧化碳膨胀泄压后输入所述储气库；储热组件，所述储热组件与所述压缩组件之间以及所述储热组件与所述膨胀组件之间换热连接；连通设置在所述压缩组件出口端与所述膨胀组件入口端之间的增压组件，所述增压组件用于将所述压缩组件输出的二氧化碳液化增压后输入至所述地下封存库以及将所述地下封存库输出的二氧化碳液化增压后输入所述膨胀组件。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压缩组件包括多个串联设置的压缩模块，所述压缩模块包括压缩机和设置在所述压缩机出口端的换热器。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述膨胀组件包括多个串联设置的膨胀模块，所述膨胀模块包括膨胀机和设置在所述膨胀机入口端的再热器。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述储热组件包括容置低温传热介质的冷罐和容置高温传热介质的热罐，所述热罐连通设置在所述换热器冷侧出口端与所述再热器热侧入口端之间，所述冷罐连通设置在所述换热器冷侧入口端与所述再热器热侧出口端之间。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述增压组件包括：连通设置在所述压缩组件出口端与所述地下封存库入口端之间的第一冷凝器和第一增压泵，从所述压缩组件出口端...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑开云，周云，朱智慧，贾勐，徐振宇，马雷，池捷成，
申请(专利权)人：势加透博河南能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：