一种冷热电联供的二氧化碳储能系统及方法与流程

专利2025-07-17  13


本发明涉及压缩气体储能和制冷制热,特别涉及一种冷热电联供的二氧化碳储能系统及方法。


背景技术:

1、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。


技术实现思路

1、针对上述问题,本发明提供一种冷热电联供的二氧化碳储能系统及方法。

2、一种冷热电联供的二氧化碳储能系统,包括:第一储能系统和第二储能系统;

3、第一储能系统,包括用于储存低压常温二氧化碳的储气仓15,储气仓15连接有截止阀1,截止阀1经过一个或多个级联的压缩机和换热器连接有第一节流阀6,第一节流阀6连接有用于储存液态的二氧化碳的二氧化碳储液罐7;

4、第二储能系统,包括:用于以冷态形式储存二氧化碳的储热介质冷罐8;储热介质冷罐8连接有液体增压泵9,液体增压泵9经过第一储能系统的若干换热器与用于高温状态储存二氧化碳的储热介质热罐10连接;

5、储能阶段,第一储能系统用于在电网用电低谷期通过电能将常温二氧化碳转化为液态形式储存;

6、第二储能系统用于将第一储能系统中的压缩热通过换热介质进行储存。

7、进一步的,截止阀1经过一个或多个级联的压缩机和换热器连接有第一节流阀6,包括:

8、截止阀1依次经过lp压缩机、换热器1#、hp压缩机和换热器2#连接有第一节流阀6。

9、进一步的,还包括:在节流降压过程中二氧化碳工质变为气液两相态,其中液态的二氧化碳以液态形式储存于二氧化碳储液罐7中,气态低温的二氧化碳气体引至hp压缩机4入口处,与换热器1#3出口的中压常温二氧化碳气体参混后进入hp压缩机4。

10、进一步的,还包括:

11、二氧化碳储液罐7经过换热器12连接有膨胀机13,膨胀机13经过制冷换热器14与储气仓15连接;

12、储热介质热罐10经第二液体增压泵18与加热器12连接,加热器12与储热介质冷罐8连接;

13、释能阶段,来自二氧化碳储液罐7中的高压低温液体,进入换热器12中进行吸热升温变为高压高温状态的气体,进入膨胀机13中膨胀做功,通过电动机供电,变为低压低温的二氧化碳气体,进入制冷换热器14中,与外部热空气进行换热,最终以低压常温状态储存于储气仓15中;

14、二氧化碳初始以高温热态形式储存于储热介质热罐10中,经第二液体增压泵18后,进入加热器12进行换热降温,变为低温状态储存于储热介质冷罐8中。

15、进一步的,二氧化碳储液罐7与换热器12之间连接有用于增压的增压泵11。

16、进一步的,还包括:

17、二氧化碳储液罐7经过第二节流阀19连接有蒸发器20,蒸发器20与储气仓15连接;

18、释能阶段,来自二氧化碳储液罐7中的高压低温液体,经第二节流阀19节流降压后,变为低压、低温两相态湿蒸汽,其中的低压湿蒸汽中的液体在蒸发器20中蒸发吸收外部热空气中的热量变为常温气态,对外提供冷量。

19、进一步的,二氧化碳储液罐7与第二节流阀19之间连接有用于增压的增压泵11。

20、进一步的,还包括:

21、储热介质热罐10经第一液体增压泵16连接有供热加热器17,供热加热器17与储热介质冷罐8连接;

22、二氧化碳初始以高温热态形式储存于储热介质热罐10中,经第一液体增压泵16后,进入供热加热器17进行换热降温,变为低温状态储存于储热介质冷罐8中;供热换热器中另一种换热工质经过吸热升温后,作为热源对外供热。

23、进一步的,除二氧化碳,还可采用带压水、油或熔融盐作为工质介质。

24、一种冷热电联供的二氧化碳储能方法,采用上述的冷热电联供的二氧化碳储能系统;储能阶段在电网用电低谷期进行储能,释能阶段供电冷、热、电或联供。

25、本发明至少具备以下有益效果:

26、本发明在储能阶段可利用用电低谷期的电能对二氧化碳工质进行储能,使其以高压液态形式储存于液态储罐中,并将压缩热储存于储热系统中。二氧化碳作为储能介质能够在较低的压力下液化储存,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。在电网用电尖峰负荷阶段,也往往是冷、热需求阶段,应用储存的高压二氧化碳、储热介质进行发电、制冷及供热,可以较大程度地赚取峰谷价差进行盈利、实现制冷制热企业的经济性运行。系统释能运行模式丰富,可根据实际需求进行冷、热、电供应或联供,适应场景广泛,工程应用潜力巨大。

27、本发明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,或者通过实施本发明而了解。本发明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。



技术特征:

1.一种冷热电联供的二氧化碳储能系统,其特征在于,包括:第一储能系统和第二储能系统;

2.根据权利要求1所述的冷热电联供的二氧化碳储能系统,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的冷热电联供的二氧化碳储能系统,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的冷热电联供的二氧化碳储能系统,其特征在于,

5.根据权利要求4所述的冷热电联供的二氧化碳储能系统,其特征在于,

6.根据权利要求1所述的冷热电联供的二氧化碳储能系统,其特征在于,

7.根据权利要求6所述的冷热电联供的二氧化碳储能系统,其特征在于,

8.根据权利要求1所述的冷热电联供的二氧化碳储能系统,其特征在于,

9.根据权利要求1所述的冷热电联供的二氧化碳储能系统,其特征在于,

10.一种冷热电联供的二氧化碳储能方法,其特征在于,采用权利要求1-9中任一项所述的冷热电联供的二氧化碳储能系统;储能阶段在电网用电低谷期进行储能,释能阶段供电冷、热、电或联供。


技术总结
本发明涉及压缩气体储能和制冷制热技术领域,特别涉及一种冷热电联供的二氧化碳储能系统及方法。本发明在储能阶段可利用用电低谷期的电能对二氧化碳工质进行储能,使其以高压液态形式储存于液态储罐中,并将压缩热储存于储热系统中。二氧化碳作为储能介质能够在较低的压力下液化储存,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。在电网用电尖峰负荷阶段,也往往是冷、热需求阶段,应用储存的高压二氧化碳、储热介质进行发电、制冷及供热,可以较大程度地赚取峰谷价差进行盈利、实现制冷制热企业的经济性运行。系统释能运行模式丰富,可根据实际需求进行冷、热、电供应或联供,适应场景广泛,工程应用潜力巨大。

技术研发人员:范立华,翟璇,蔡国煌,张文挺,周嘉,王松,覃小文,唐涛,张晓丹,杨志,唐军,刘怡婷,任利莲,顾龙轩
受保护的技术使用者:东方电气集团东方汽轮机有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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