一种储能系统及方法技术方案

本申请提出了一种储能系统及方法，储能系统包括：储气库，具有容纳空气的第一腔室和容纳二氧化碳的第二腔室，储气库设置于地下空间；抽水蓄能模块，包括上水库

【技术实现步骤摘要】
一种储能系统及方法


[0001]本申请涉及储能
，具体涉及一种储能系统及方法
。

技术介绍

[0002]压缩气体储能时，气体需要较大的存贮装置，故而占地面积比较大，且目前城市
、
工业区
、
矿区等区域的电力用户集中
、
峰谷负荷差大
、
储能需求量迫切，为此压缩气体储能的规模逐步扩大，然而很多地区储能电站的选址和审批变得尤为困难，因地制宜开发利用地下空间建造储能电站十分必要，同时，为使峰谷负荷时能量的储存和释放得到提高，需要新的解决方案
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请提供了一种储能系统，其利用了地下空间，并耦合抽水蓄能模块
、
空气储能模块和二氧化碳储能模块，提高地下空间的利用率及储能效率
。
另外，本申请还提供了适用于上述储能系统的方法
。
[0004]为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0005]一种储能系统，包括：
[0006]储气库，具有容纳空气的第一腔室和容纳二氧化碳的第二腔室，所述储气库设置于地下空间；
[0007]抽水蓄能模块，包括上水库
、
下水库以及动力装置，所述动力装置能将所述下水库内的水输送至所述上水库，所述抽水蓄能模块设置于地下空间；
[0008]空气储能模块，包括空气压缩膨胀装置，所述空气压缩膨胀装置包括空气压缩机和空气膨胀机，能够利用空气的压缩和膨胀进行储能和释能，所述空气储能模块通过第一管路与所述第一腔室相连；
[0009]二氧化碳储能模块，包括二氧化碳压缩膨胀装置和气液相变装置，所述二氧化碳压缩膨胀装置包括二氧化碳压缩机和二氧化碳膨胀机，所述气液相变装置包括蒸发器和冷凝器以及二氧化碳压缩机和二氧化碳膨胀机，能够利用二氧化碳的气液相变及压缩和膨胀进行储能和释能，所述二氧化碳储能模块通过第二管路与所述第二腔室相连，所述二氧化碳储能模块包括容纳液态二氧化碳的储液装置；
[0010]其中，所述上水库通过第三管路与所述蒸发器相连，以将所述上水库的热量传递给二氧化碳
。
[0011]可选的，上述储能系统中，还包括地热采集器，所述地热采集器与所述下水库相连，以加速所述下水库内的水升温
。
[0012]可选的，上述储能系统中，所述空气储能模块还包括冷水装置，所述冷水装置能利用膨胀发电后的空气使给水蒸发冷却，且所述冷水装置通过第四管路与所述冷凝器相连
。
[0013]可选的，上述储能系统中，所述冷水装置包括冷水塔和储水罐，所述冷水塔和所述储水罐内的水能互相流通，且所述储水罐与所述冷凝器通过所述第四管路连接，以将冷量
传递给所述冷凝器，所述冷水塔通过第五管路与所述储水罐相连
。
[0014]可选的，上述储能系统中，所述储气库设置有多个，每个所述储气库通过隔膜分隔为第一腔室和第二腔室
。
[0015]可选的，上述储能系统中，所述空气储能模块和所述二氧化碳储能模块设置于地下空间
。
[0016]可选的，上述储能系统中，所述空气储能模块还包括第一储热装置，所述第一储热装置中的储热介质用于储存热量
。
[0017]可选的，上述储能系统中，所述二氧化碳储能模块还包括第二储热装置，所述第二储热装置中的储热介质用于储存热量
。
[0018]可选的，上述储能系统中，所述空气储能模块包括导入管，所述导入管串联设置有第一热回收器和气液分离器
,
通过所述气液分离器排除热回收器排出的压缩空气中的冷凝水
。
[0019]一种储能系统的方法，适用于上述的储能系统，该方法包括：
[0020]开启所述抽水蓄能模块的所述动力装置，使所述下水库的高温水进入空置的所述上水库，实现谷电时段的储能，在峰电时段，所述上水库放水推动所述动力装置发电后输送至下水库，实现释能；
[0021]开启所述空气储能模块的空气压缩膨胀装置，通过空气压缩机将压缩的空气输送至所述第一腔室，实现谷电时段的储能，在峰电时段释放所述第一腔室内的空气，并经所述空气膨胀机膨胀发电实现释能；
[0022]开启所述二氧化碳储能模块的二氧化碳压缩膨胀装置和所述冷凝器，通过二氧化碳压缩机压缩所述第二腔室释放的气态二氧化碳，气态二氧化碳压力升高，并将所述气态二氧化碳输送至所述冷凝器相变为高压液体储能，实现谷电时段储能，在峰电时段高压液体二氧化碳相变为高压气体再通过所述二氧化碳膨胀机膨胀发电实现释能，膨胀后的所述气态二氧化碳储存至所述第二腔室；
[0023]其中，释能时，上水库内的水通过第三管路被输送至蒸发器，使液体二氧化碳气化；
[0024]其中，释能时，储水罐向冷水塔顶部给水，所述空气膨胀机向所述冷水塔底部送气使给水冷却，冷却后的水返回所述储水罐储存；
[0025]其中，储能时，所述储水罐向所述冷凝器给水使二氧化碳液化，回水返回所述储水罐
。
[0026]本申请提供的一种储能系统，包括抽水蓄能模块
、
空气储能模块
、
二氧化碳储能模块和储气库
。
储气库设置于地下空间，并具有容纳空气的第一腔室和容纳二氧化碳的第二腔室；空气储能模块在谷电时段能够利用空气的压缩进行储能，在峰电时段能够利用空气的膨胀进行释能，且空气储能模块通过第一管路与第一腔室相连；二氧化碳储能模块，在谷电时段能够利用二氧化碳的气体到液体的相变及压缩进行储能，在峰电时能够利用二氧化碳的液体到气体相变及膨胀进行释能，且二氧化碳储能模块通过第二管路与第二腔室相连；抽水蓄能模块包括上水库
、
下水库和动力装置，通过动力装置上水库和下水库内的水能互相流通，在谷电时段能够利用动力装置将下水库内的水输送至上水库，在峰电时段，上水库内的水推动动力装置发电，将上水库内的水输送至下水库，其中，上水库通过第三管路与
蒸发器相连，为二氧化碳储能模块提供热量
。
[0027]从而可见，本申请提供的储能系统实现了电力储能的多样性，且充分利用了谷电时段进行储能，峰电时段进行释能，最大化的利用了谷电的电价红利，降低设备的投资成本，提高储能收益；储气库设置在地下，且空气和二氧化碳共用一个储气库，提高了地下空间的利用率；抽水蓄能装置，设置在地下，充分利用了地热资源，提高了系统的储能效率
。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图
。
[0029]图1为本申请实施例提供的全地下布置的储能系统的示意图；
[0030]图2为半地下布置的储能系统的示意图
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种储能系统，其特征在于，包括：储气库
(2)
，具有容纳空气的第一腔室
(21)
和容纳二氧化碳的第二腔室
(22)
，所述储气库
(2)
设置于地下空间；抽水蓄能模块
(1)
，包括上水库
(12)、
下水库
(13)
以及动力装置
(11)
，所述动力装置
(11)
能将所述下水库
(13)
内的水输送至所述上水库
(12)
，所述抽水蓄能模块
(1)
设置于地下空间；空气储能模块
(3)
，包括空气压缩膨胀装置
(31)
，所述空气压缩膨胀装置
(31)
包括空气压缩机
(311)
和空气膨胀机
(312)
，能够利用空气的压缩和膨胀进行储能和释能，所述空气储能模块
(3)
通过第一管路
(5)
与所述第一腔室
(21)
相连；二氧化碳储能模块
(4)
，包括二氧化碳压缩膨胀装置
(41)
和气液相变装置
(43)
，所述二氧化碳压缩膨胀装置
(41)
包括二氧化碳压缩机
(411)
和二氧化碳膨胀机
(412)
，所述气液相变装置
(43)
包括蒸发器
(432)
和冷凝器
(431)
，能够利用二氧化碳的气液相变以及压缩和膨胀进行储能和释能，所述二氧化碳储能模块
(4)
通过第二管路
(6)
与所述第二腔室
(22)
相连，所述二氧化碳储能模块
(4)
包括容纳液态二氧化碳的储液装置
(44)
；其中，所述上水库
(12)
通过第三管路
(7)
与所述蒸发器
(432)
相连，以将所述上水库
(12)
的热量传递给二氧化碳
。2.
根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，还包括地热采集器
(14)
，所述地热采集器
(14)
与所述下水库
(13)
相连，以加速所述下水库
(13)
内的水升温，所述下水库
(13)
内的水通过所述动力装置
(11)
输送至所述上水库
(12)。3.
根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述空气储能模块
(3)
还包括冷水装置
(34)
，所述冷水装置
(34)
能利用膨胀发电后的空气使给水蒸发冷却，且所述冷水装置
(34)
通过第四管路
(8)
与所述冷凝器
(431)
相连
。4.
根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于，所述冷水装置
(34)
包括冷水塔
(341)
和储水罐
(342)
，所述冷水塔
(341)
通过第五管路
(9)
与所述储水罐
(342)
相连，所述冷水塔
(341)
和所述储水罐
(342)
内的水能互相流通，以通过冷水塔
341
来冷却储水罐
342
的给水，且所述储水罐
(342)
与所述冷凝器
(431)
通过所述第四管路

【专利技术属性】
技术研发人员：郑开云，池捷成，俞国华，舒梦影，陶林，白江涛，马雷，彭晓丽，
申请(专利权)人：势加透博上海能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：