【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储能，具体涉及一种基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统及其控制方法。
技术介绍
1、以风、光为代表的可再生能源具有天然的间歇性与不可预测性，储能技术可为电力系统削峰填谷，进而提高可再生能源的入网比例，为能源发展与能源安全发挥着至关重要的作用。冷热电储能技术可以依靠现有成熟的制热设备，以及高压储气罐的应用实现能量的高效存储，同时搭配热能及冷能利用设备和发电设备供应热能、冷能、电能，进而该技术可实现电力的高效存储及冷热电的联合供应，是储能技术中具有巨大应用潜力的路线之一。
2、冷热电储能技术的核心为制热制冷效率以及发电效率和储热储冷技术，而现有制热系统设备热力循环完善度不高，同时所使用制热设备工质由于环保要求对充注量具有限制，进一步降低了系统效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统及其控制方法，储能循环采用的工质为co2，可根据实时电价与冷热电需求进行储能及释热释冷释电，实现电力的灵活存储及冷热灵活供应，节约成本。
2、为了实现上述目的，本专利技术有如下的技术方案：
3、一种基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统，包括压缩机，压缩机的进气口通入有一定过热度的过热co2，压缩机的排气口连接储气罐的进气口，储气罐的排气口经过第一阀门连接冷凝器的进气口，冷凝器的排气口连接膨胀机的进气口，膨胀机的出液口连接蒸发器的进液口，蒸发器的排气口连接第二储气罐，第二储气罐经第
4、作为一种优选的方案，所述压缩机连接驱动电机，驱动电机经过第一开关与电源连接；
5、所述膨胀机与发电机之间经过第二开关连接。
6、作为一种优选的方案，所述冷凝器的进口工质为冷水，经与储气罐排出的高温高压co2换热后升温至热水，再从冷凝器出口流出，输送至用热场所。
7、作为一种优选的方案，所述储气罐中设置有可移动活塞，用于保证气罐内压力恒定。
8、作为一种优选的方案，所述蒸发器为风冷式蒸发器，蒸发器的进口工质为空气，经与膨胀机排出的低压低温co2液体换热，形成低温冷空气，输送至用冷场所。
9、一种所述基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统的控制方法：
10、根据用电的高峰期和低谷期来选择不同的系统工作模式；
11、所述的系统工作模式包括压缩储能模式和能量利用模式；
12、在压缩储能模式下，有一定过热度的低压co2气体由压缩机的吸气口吸入，并经过压缩，成为高温高压的co2，储存到第一气罐内；
13、在能量利用模式下，储存在第一储气罐内的高温高压co2经过冷凝器将热量释放给冷水，冷水吸收热量后升温至热水，输送至用热场所进行热量利用；高温高压的co2气体经过冷凝器换热后变为高压低温的co2气体，高压低温的co2气体经过膨胀机进行膨胀变为低压低温的co2液体，低压低温的co2液体与空气在蒸发器进行换热，空气获得冷量后形成低温冷空气，输送至用冷场所；膨胀机产生的膨胀功通过带动发电机，以供电的方式回收能量。
14、更进一步的，在用电高峰时，系统工作模式采用能量利用模式，在用电低谷时，系统工作模式采用压缩储能模式。
15、作为一种优选的方案，在压缩储能模式下，将第一开关闭合，第二开关断开，并将第一阀门关闭，第二阀门打开，此时，驱动电机、压缩机处于工作状态，有一定过热度的低压co2通过压缩机压缩成高温高压的co2之后，储存在储气罐中。
16、作为一种优选的方案，在能量利用模式下，将第一开关断开，第二开关闭合，并将第一阀门打开，第二阀门关闭，此时，驱动电机不工作，膨胀机与发电机工作，第一气罐中的高压高温co2经过冷凝器与膨胀机后变成低压低温co2，低压低温co2与空气换热后，冷空气直接用于制冷，膨胀机所产生的膨胀功经过发电机进行供电。
17、相较于现有技术，本专利技术至少具有如下的有益效果：
18、由于本专利技术基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统的储能循环采用的工质为co2，co2是一种无毒无害无污染的天然工质，co2能量密度高，且放热过程的温度滑移恰好可与变温热源较好匹配，缩小传热温差，换热效率高。经过该系统产生的热水可满足电镀厂、印染厂、化工、医药、皮革、农副产品、养殖业、金属前处理、屠宰场等企业高温用水需求。膨胀所制造的冷量可广泛应用于工厂车间、网吧、食堂餐厅、酒店厨房、员工宿舍、户外工作、休闲餐饮、办公室、门面、仓库等各种需要降温通风的场所。本专利技术系统安全无污染，节能高效。本专利技术系统有两种工作模式，在用电低谷期时，可采用压缩储能模式，将压缩后的高压高温co2储存在第一储气罐内，在用电高峰期时，可采用能量利用模式，第一储气罐内高压高温co2与冷水进行热量交换，将热量释放出来，变为高压低温的co2气体后，还可利用膨胀机进行发电制冷，膨胀后变为低压低温的co2液体，与空气进行热量交换，将冷量释放出来。相当于将整个循环分为两个部分，在用电高峰期和用电低谷期分别进行，相比于在用电高峰期直接运行整个循环有以下好处：用电低谷期，电价相较用电高峰期要低，因此在用电低谷期运转压缩机等耗能部件可以节约成本。而且，本专利技术的循环系统还可以在电价较高时，利用发电机回收膨胀机产生的膨胀功，用作其他电器的供电，相当于回收了一部分用电低谷期压缩机等部件的耗功。总体来说，本专利技术系统的结构简单，耗电部件少，在用电低谷时利用低谷电力储存能量，并在用电高峰时完成冷、热、电三种能量的释放，系统工作稳定灵活，具有较高的储能效率。通过两种运行模式可以使整个系统耗能低，节约成本。
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1.一种基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统，其特征在于，包括压缩机(4)，压缩机(4)的进气口通入有一定过热度的过热CO2，压缩机(4)的排气口连接储气罐(5)的进气口，储气罐(5)的排气口经过第一阀门(6)连接冷凝器(7)的进气口，冷凝器(7)的排气口连接膨胀机(9)的进气口，膨胀机(9)的出液口连接蒸发器(12)的进液口，蒸发器(12)的排气口连接第二储气罐(14)，第二储气罐(14)经第二阀门(15)与压缩机(4)相连；膨胀机(9)连接并带动发电机(11)工作，发电机(11)以供电的方式进行能量回收。
2.根据权利要求1所述基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统，其特征在于，所述压缩机(4)连接驱动电机(3)，驱动电机(3)经过第一开关(2)与电源(1)连接；
3.根据权利要求1所述基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统，其特征在于，所述冷凝器(7)的进口工质为冷水，经与储气罐(5)排出的高温高压CO2换热后升温至热水，再从冷凝器(7)出口流出，输送至用热场所。
4.根据权利要求1所述基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统，其特征在于
5.根据权利要求1所述基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统，其特征在于，所述蒸发器(12)为风冷式蒸发器，蒸发器(12)的进口工质为空气，经与膨胀机(9)排出的低压低温CO2液体换热，形成低温冷空气，输送至用冷场所。
6.一种如权利要求1至5中任意一项所述基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统的控制方法，其特征在于：根据用电的高峰期和低谷期来选择不同的系统工作模式；
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：在用电高峰时，系统工作模式采用能量利用模式，在用电低谷时，系统工作模式采用压缩储能模式。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：在压缩储能模式下，将第一开关(2)闭合，第二开关(10)断开，并将第一阀门(6)关闭，第二阀门(15)打开，此时，驱动电机(3)、压缩机(4)处于工作状态，有一定过热度的低压CO2通过压缩机(4)压缩成高温高压的CO2之后，储存在储气罐(5)中。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：在能量利用模式下，将第一开关(2)断开，第二开关(10)闭合，并将第一阀门(6)打开，第二阀门(15)关闭，此时，驱动电机(3)不工作，膨胀机(9)与发电机(11)工作，第一气罐(5)中的高压高温CO2经过冷凝器(7)与膨胀机(9)后变成低压低温CO2，低压低温CO2与空气换热后，冷空气直接用于制冷，膨胀机(9)所产生的膨胀功经过发电机(11)进行供电。
...【技术特征摘要】
1.一种基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统，其特征在于，包括压缩机(4)，压缩机(4)的进气口通入有一定过热度的过热co2，压缩机(4)的排气口连接储气罐(5)的进气口，储气罐(5)的排气口经过第一阀门(6)连接冷凝器(7)的进气口，冷凝器(7)的排气口连接膨胀机(9)的进气口，膨胀机(9)的出液口连接蒸发器(12)的进液口，蒸发器(12)的排气口连接第二储气罐(14)，第二储气罐(14)经第二阀门(15)与压缩机(4)相连；膨胀机(9)连接并带动发电机(11)工作，发电机(11)以供电的方式进行能量回收。
2.根据权利要求1所述基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统，其特征在于，所述压缩机(4)连接驱动电机(3)，驱动电机(3)经过第一开关(2)与电源(1)连接；
3.根据权利要求1所述基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统，其特征在于，所述冷凝器(7)的进口工质为冷水，经与储气罐(5)排出的高温高压co2换热后升温至热水，再从冷凝器(7)出口流出，输送至用热场所。
4.根据权利要求1所述基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统，其特征在于，所述储气罐(5)中设置有可移动活塞，用于保证气罐内压力恒定。
5.根据权利要求1所述基于跨临界二氧化碳循环的冷热电储能系统，其特征在于，所述蒸发器(12)...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐天宇，赵宝国，李增群，李丹童，何志龙，
申请(专利权)人：冰轮低碳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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