一种压缩二氧化碳储能与碳捕集的耦合系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种压缩二氧化碳储能与碳捕集的耦合系统，包括：二氧化碳混合气储罐、压缩机、第一换热器、冷凝分离器、高压液态二氧化碳储罐、蒸发器、第二换热器、透平和低压液态二氧化碳储罐；二氧化碳混合气储罐的出口通过压缩机与第一换热器入口连接，第一换热器的出口通过冷凝分离器连通高压液态二氧化碳储罐入口；高压液态二氧化碳储罐出口通过蒸发器与第二换热器入口连接，第二换热器的出口与透平的入口连接，透平的出口通过冷凝器连通低压液态二氧化碳储罐。通过将碳捕集和压缩二氧化碳储能有效地结合，使二氧化碳作为储能介质能够在较低的压力下液化分离储存，同时显著降低压缩气体储能系统高压气体储存成本。低压缩气体储能系统高压气体储存成本。低压缩气体储能系统高压气体储存成本。

【技术实现步骤摘要】
一种压缩二氧化碳储能与碳捕集的耦合系统


[0001]本技术涉及储能系统
，尤其涉及一种压缩二氧化碳储能与碳捕集的耦合系统。

技术介绍

[0002]传统电网的运行时刻处于发电与负荷之间的动态平衡状态，也就是通常所说的“即发即用状态”。因此，电网的规划、运行和控制等都基于供需平衡的原则进行，即所发出的电力必须即时传输，用电和发电也必须实时平衡。这种规划和建设思路随着经济和社会的发展越来越显现出缺陷和不足，电网的调度、控制、管理也因此变得日益困难和复杂。由于电网中的高峰负荷不断增加，电网公司必须不断投资输配电设备以满足尖峰负荷容量的需求，导致系统的整体负荷率偏低，结果使电力资产的综合利用率很低。为解决这些问题，传统电网急需进一步升级甚至变革。先进高效的大规模储能技术为传统电网的升级改造乃至变革提供了全新的思路和有效的技术手段。
[0003]储能技术把发电与用电从时间和空间上分隔开来，发出的电力不再需要即时传输，用电和发电也不再需要实时平衡。目前，成熟的大规模储能技术主要有抽水蓄能、压缩空气储能两种。抽水蓄能电站的建设受到地理条件限制，必须要有上下游水库和两水库的高度差。压缩空气储能技术具有系统效率高、环保性能好、使用寿命长以及建设成本低等优势，是一种极具发展前景的大规模清洁物理储能技术。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；地理条件适应性更强的液化压缩空气储能
‑
195℃的极端低温运行条件对设备安全性提出极大挑战。/>[0004]与空气相比，二氧化碳具有合适的临界物性(临界温度31℃)使其液化方便，而且具有优良的热物性，因而成为压缩气体储能系统的研究热点。但是常规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，占地面积大，受地理条件限制严重；若以液态二氧化碳形式存储，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]本技术目的在于提供一种压缩二氧化碳储能与碳捕集的耦合系统，通过将碳捕集和压缩二氧化碳储能有效地结合，使二氧化碳作为储能介质能够在较低的压力下液化分离储存，同时显著降低压缩气体储能系统高压气体储存成本。
[0006]为实现上述目的，本技术提供一种压缩二氧化碳储能与碳捕集的耦合系统，所述系统包括：二氧化碳混合气储罐、压缩机、第一换热器、冷凝分离器、高压液态二氧化碳储罐、蒸发器、第二换热器、透平和低压液态二氧化碳储罐；
[0007]二氧化碳混合气储罐的出口通过压缩机与第一换热器入口连接，第一换热器的出口通过冷凝分离器连通高压液态二氧化碳储罐入口；
[0008]高压液态二氧化碳储罐出口通过蒸发器与第二换热器入口连接，第二换热器的出口与透平的入口连接，透平的出口通过冷凝器连通低压液态二氧化碳储罐。
[0009]进一步的，所述系统还包括低温导热介质储罐和高温导热介质储罐，
[0010]所述低温导热介质储罐的出口通过第一换热器与所述高温导热介质储罐的入口连接，所述高温导热介质储罐的出口通过第二换热器与所述低温导热介质储罐的入口连接。
[0011]进一步的，所述高温导热介质储罐与所述低温导热介质储罐之间流通的导热介质包括：导热油、高温熔盐或高温带压热水。
[0012]进一步的，所述二氧化碳混合气储罐与所述冷凝分离器之间依次设置有多个压缩机，每个所述压缩机的出口均连接有第一换热器；
[0013]所述蒸发器与所述冷凝器之间依次设置有多个透平，每个所述透平的入口处均连接有第二换热器。
[0014]进一步的，多个所述压缩机依次电连接，所述压缩机通过第一离合器
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齿轮箱与电动机连接；
[0015]多个所述透平依次电连接，所述透平通过第二离合器
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齿轮箱与发电机连接。
[0016]进一步的，所述二氧化碳混合气储罐与所述压缩机之间设置有气体预处理装置。
[0017]进一步的，所述冷凝分离器与所述高压液态二氧化碳储罐入口之间的管道上安装有第一阀门；
[0018]所述高压液态二氧化碳储罐出口与所述蒸发器之间的管道上安装有第二阀门。
[0019]进一步的，所述冷凝器与所述低压液态二氧化碳储罐入口之间的管道上安装有第三阀门。
[0020]本技术的技术效果和优点：1、二氧化碳作为储能介质能够在较低的压力下液化分离储存，压缩机所需功率较小，同时显著降低压缩气体储能系统高压气体储存成本；将碳捕集和压缩二氧化碳储能有效地结合，均以二氧化碳作为工质，拥有相匹配的工作参数，提高了整体性能，减少了压缩二氧化碳储能系统补充二氧化碳的成本，捕集了较为纯净的液态二氧化碳；
[0021]2、相比于传统压缩二氧化碳储能闭式循环系统，一般需要布置低压二氧化碳储气仓，占地面积较大，本系统采用开式循环，二氧化碳膨胀做功后仍带有一定压力(约2MPa)再液化储存捕集，一方面明显减少整个系统占地面积，提高储能功率密度；另一方面相对较高的压力使得液化过程消耗的冷量明显降低，液化过程耗能减少。
[0022]本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实
施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本技术实施例一种压缩二氧化碳储能与碳捕集的耦合系统的结构示意图；
[0025]图中，1、二氧化碳混合气储罐；2、气体预处理装置；3、电动机；4、第一离合器
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齿轮箱；5、压缩机；6、第一换热器；7、高压液态二氧化碳储罐；8、冷凝分离器；9
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1、低温导热介质储罐；9
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2、高温导热介质储罐10、第二换热器；11、透平；12、第二离合器
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齿轮箱；13、发电机；14、蒸发器；15、冷凝器；16、低压液态二氧化碳储罐。
具体实施方式
[0026]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0027]为解决现有技术的不足，本技术公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩二氧化碳储能与碳捕集的耦合系统，其特征在于，所述系统包括：二氧化碳混合气储罐(1)、压缩机(5)、第一换热器(6)、冷凝分离器(8)、高压液态二氧化碳储罐(7)、蒸发器(14)、第二换热器(10)、透平(11)和低压液态二氧化碳储罐(16)；二氧化碳混合气储罐(1)的出口通过压缩机(5)与第一换热器(6)入口连接，第一换热器(6)的出口通过冷凝分离器(8)连通高压液态二氧化碳储罐(7)入口；高压液态二氧化碳储罐(7)出口通过蒸发器(14)与第二换热器(10)入口连接，第二换热器(10)的出口与透平(11)的入口连接，透平(11)的出口通过冷凝器(15)连通低压液态二氧化碳储罐(16)。2.根据权利要求1所述的一种压缩二氧化碳储能与碳捕集的耦合系统，其特征在于，所述系统还包括低温导热介质储罐(9
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1)和高温导热介质储罐(9
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2)，所述低温导热介质储罐(9
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1)的出口通过第一换热器(6)与所述高温导热介质储罐(9
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2)的入口连接，所述高温导热介质储罐(9
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2)的出口通过第二换热器(10)与所述低温导热介质储罐(9
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1)的入口连接。3.根据权利要求2所述的一种压缩二氧化碳储能与碳捕集的耦合系统，其特征在于，所述高温导热介质储罐(9
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2)与所述低温导热介质储罐(9
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：王松，周嘉，范小平，杨志，翟璇，王鑫，王高亮，范立华，赵先波，罗方，覃小文，张文挺，魏小龙，袁晓旭，唐军，张永鹏，张浩天，袁煜，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：新型
国别省市：