一种吸附压缩二氧化碳储能系统及其启动调试方法技术方案

一种吸附压缩二氧化碳储能系统及其启动调试方法，涉及一种气体储能系统

【技术实现步骤摘要】
一种吸附压缩二氧化碳储能系统及其启动调试方法


[0001]本专利技术涉及一种气体储能系统，尤其是一种吸附压缩二氧化碳储能系统及其启动调试方法，属于新能源储能

。

技术介绍

[0002]随着全球能源格局由依赖传统化石能源向追求清洁高效能源的转变，构建以新能源为主体的新型电力系统势在必行
。
由于风能
、
太阳能等新能源受自然因素影响较大，具有明显的波动性
、
间歇性
、
不稳定性
、
反调峰特性等天然属性，新能源并网容量的增加，使得电力系统由需求侧单侧随机性波动系统变为“源
‑
荷”双侧随机性波动系统，对电力系统的安全稳定运行提出了巨大挑战，储能与新能源发电
、
电力系统协调优化运行已成为实现双碳目标的必由之路
。
[0003]目前己有抽水蓄能
、
压缩气体储能
、
飞轮储能
、
蓄电池储能
、
超导磁能储能和超级电容储能等多项电力储能技术，但受到容量
、
储能周期
、
能量密度
、
充放电效率
、
寿命
、
运行费用
、
环保等因素影响，迄今己商业化运行的大型储能技术只有抽水蓄能和压缩气体储能
。
但是，抽水蓄能选址困难
、
建设周期长
、
投资巨大，导致建造抽水蓄能电站受到越来越大的限制
。
而压缩气体储能具有装机容量大
、
循环效率高
、
运行安全可靠等优势，被认为是最具发展前景的储能技术
。
然而，传统压缩气体储能多以空气为工质，由于空气密度低，需大型地下洞穴作为高压储气室，导致其应用受限
。
[0004]CO2具有高密度
、
低粘度
、
临界点温和
(7.38MPa、31.1℃)
等优良物性，适宜作为空气的替代工质，多孔固体吸附剂微纳孔道空间
/
表面可高效吸附
CO2分子，有效克服
CO2自由分子间的强相互作用，极大提升低压
CO2存储密度
。
作为第三代新型长时储能技术，相比于压缩空气储能，吸附式压缩
CO2储能可克服低压高密度
CO2存储
、
高压高密度
CO2充放
、
系统高效运行等技术难题，较传统压缩气体储能相比，具有循环效率高
、
储能密度大
、
占地面积小
、
不依赖地理条件等优势，具有广阔的市场前景
。
[0005]然而压缩气体储能系统在初次启动或维修后启动需要对系统进行调试工作，保证各设备
、
管道等处于正常工作状态，但现有的压缩气体储能系统的启动调试流程并不明确，也并不适用于吸附压缩二氧化碳储能系统，若系统启动前调试过程中操作方法不当，将导致以下四个问题：
[0006]1、
错误的启动调试流程将增加系统在运行期间的风险，如系统循环工质
CO2的泄漏
、
溢出，管道及设备因高压损坏等危险工况，不仅无法保证设备的安全，更无法保障操作人员人身安全；
[0007]2、
造成吸附剂含水量过多等问题，低压吸附储罐无法正确进行
CO2的吸附和脱附过程，降低储能系统的性能和效率，同时也会降低
CO2吸附剂的循环寿命，增加不必要的成本；
[0008]3、
系统中循环工质
CO2浓度不充分
、
不达标，含有氮气
、
氧气等其他气体，导致在第三级压缩后工质无法全部进入超临界状态，气相部分的存在可能会使压缩机叶片冲击力度
增大降低寿命
、
高压储罐存储效率下降且不易排出，将严重影响系统运行效率及安全性；
[0009]4、
没有明确
、
详细的启停流程，将不能保证初次及每次启动时步骤和标准相同，无法确保系统的稳定性和一致性，会增加系统故障概率，减少设备使用寿命和设备维护周期
。

技术实现思路

[0010]为解决
技术介绍
存在的不足，本专利技术提供一种吸附压缩二氧化碳储能系统及其启动调试方法，它能够使系统快速达到正常运行状态，提高启动效率，减少能耗，有效避免过载和故障，减少系统的波动和不稳定性，确保系统正常启动
。
[0011]为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：
[0012]一种吸附压缩二氧化碳储能系统，包括依次串联的
CO2吸附剂低压储罐
、
第一级压缩机
、
第一级间冷却器
、
第二级压缩机
、
第二级间冷却器
、
第三级压缩机
、
第三级间冷却器
、
超临界
CO2高压储罐
、
第一再热器
、
第一级膨胀机
、
第二再热器
、
第二级膨胀机
、
第三再热器及第三级膨胀机，并最终回连至
CO2吸附剂低压储罐形成闭式循环，其中，所述
CO2吸附剂低压储罐至所述第一级压缩机之间的连接管路依次设置第一过滤器
、
低压进气阀和低压调节阀，所述第三级间冷却器至超临界
CO2高压储罐之间的连接管路依次设置第一截止阀和第二过滤器，所述超临界
CO2高压储罐至所述第一再热器之间的连接管路依次设置第三过滤器
、
高压进气阀和第二截止阀，所述第三级膨胀机至
CO2吸附剂低压储罐之间的连接管路依次设置第四过滤器和第三截止阀，此外，所述储能系统还包括冷罐及热罐，所述冷罐设置冷水泵并通过并联管线分别为第一级间冷却器
、
第二级间冷却器和第三级间冷却器泵送冷水，且换热后流入热罐，所述热罐设置热水泵并通过并联管线分别为第一再热器
、
第二再热器和第三再热器泵送热水，且换热后流入冷罐
。
[0013]一种吸附压缩二氧化碳储能系统的启动调试方法，包括以下步骤：
[0014]步骤一：关闭储能系统并切断电源，拆除低压进气阀
、
低压调节阀
、
第一截止阀
、
高压进气阀
、
第二截止阀和第三截止阀进行清洗，将储能系统所有运输
CO2工质的管道用水管连续进行冲洗，直至管道出水口侧与入水口侧的水色目视一致为合格，随后将管道中的水排净，从第一级压缩机向第三级间冷却器方向和从第一再热器向第三级膨胀机方向分别对两条管道进行空气吹扫，并在两条管道末端放置白布或涂白色油漆的靶板，直至持续
5min
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种吸附压缩二氧化碳储能系统，其特征在于：包括依次串联的
CO2吸附剂低压储罐
(1)、
第一级压缩机
(5)、
第一级间冷却器
(6)、
第二级压缩机
(7)、
第二级间冷却器
(8)、
第三级压缩机
(9)、
第三级间冷却器
(10)、
超临界
CO2高压储罐
(15)、
第一再热器
(19)、
第一级膨胀机
(20)、
第二再热器
(21)、
第二级膨胀机
(22)、
第三再热器
(23)
及第三级膨胀机
(24)
，并最终回连至
CO2吸附剂低压储罐
(1)
形成闭式循环，其中，所述
CO2吸附剂低压储罐
(1)
至所述第一级压缩机
(5)
之间的连接管路依次设置第一过滤器
(2)、
低压进气阀
(3)
和低压调节阀
(4)
，所述第三级间冷却器
(10)
至超临界
CO2高压储罐
(15)
之间的连接管路依次设置第一截止阀
(13)
和第二过滤器
(14)
，所述超临界
CO2高压储罐
(15)
至所述第一再热器
(19)
之间的连接管路依次设置第三过滤器
(16)、
高压进气阀
(17)
和第二截止阀
(18)
，所述第三级膨胀机
(24)
至
CO2吸附剂低压储罐
(1)
之间的连接管路依次设置第四过滤器
(27)
和第三截止阀
(28)
，此外，所述储能系统还包括冷罐
(12)
及热罐
(26)
，所述冷罐
(12)
设置冷水泵
(11)
并通过并联管线分别为第一级间冷却器
(6)、
第二级间冷却器
(8)
和第三级间冷却器
(10)
泵送冷水，且换热后流入热罐
(26)
，所述热罐
(26)
设置热水泵
(25)
并通过并联管线分别为第一再热器
(19)、
第二再热器
(21)
和第三再热器
(23)
泵送热水，且换热后流入冷罐
(12)。2.
一种吸附压缩二氧化碳储能系统的启动调试方法，其特征在于：根据权利要求1所述的吸附压缩二氧化碳储能系统，其启动调试方法包括以下步骤：步骤一：关闭储能系统并切断电源，拆除低压进气阀
(3)、
低压调节阀
(4)、
第一截止阀
(13)、
高压进气阀
(17)、
第二截止阀
(18)
和第三截止阀
(28)
进行清洗，将储能系统所有运输
CO2工质的管道用水管连续进行冲洗，直至管道出水口侧与入水口侧的水色目视一致为合格，随后将管道中的水排净，从第一级压缩机
(5)
向第三级间冷却器
(10)
方向和从第一再热器
(19)
向第三级膨胀机
(24)
方向分别对两条管道进行空气吹扫，并在两条管道末端放置白布或涂白色油漆的靶板，直至持续
5min
内无杂物认定为吹扫完毕，然后将之前拆除的组件重装至原位，再拆除第一过滤器
(2)、
第二过滤器
(14)、
第三过滤器
(16)
和第四过滤器
(27)
并取出筛网，将筛网...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯冬冬，宋一丹，张宇，谢敏，张春伟，付梦雨，董鹤鸣，高建民，杜谦，
申请(专利权)人：哈尔滨电气科学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：