一种基于液态存储的跨临界CO2多能互转储能系统的制作方法

本发明涉及co2储能，具体涉及一种基于液态存储的跨临界co2多能互转储能系统。

背景技术：

1、随着新能源，尤其是风电和太阳能光伏发电的增加，新能源发电对于电网的冲击作用越来越大，为了解决这个问题，国家大力鼓励光伏配套储能、风电配套储能，储能调峰电站等方向的研究。虽然储能的形式有很多，例如抽水蓄能、电池储能、压缩空气储能、储热、飞轮储能等。但是目前这些储能技术由于成本、容量、安全、能量密度以及环境因素等原因，只有抽水储能和压缩空气储能得以实现长时、大规模应用。

2、抽水蓄能电站具有储能容量大、增减负荷响应速度快、运行成本低以及无污染的优势，已装机比例最大，应用较为成熟。压缩空气储能容量大，单机容量可达百兆瓦级以上，仅次于抽水蓄能，具有发电成本低，系统寿命长，空气污染小等优点。但抽水储能与传统的压缩空气储能因对地理条件要求高、储能密度低、建设周期长等问题，存在对化石燃料和储气室的依赖问题，不满足当前我国储能发展的需要，有待进一步的改进和提升。最近研究的液化压缩空气储能及超临界压缩空气储能的储存空间理论上可以缩减为原来的二十分之一，但是这两项技术都涉及到低温冷却技术，需要将空气冷却到-200℃以及-196℃以下，深冷技术存在难度大，投资大的问题。因此，亟需设计一种既可以解决压缩空气储能占地空间大的问题，又不引入类似低温冷却这样的新技术难题的储能系统。

技术实现思路

1、本发明主要目的在于提供一种基于液态存储的跨临界co2多能互转储能系统，以解决现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

3、一种基于液态存储的跨临界co2多能互转储能系统，包括低温液体co2储罐、蓄冷器、压缩机、冷却器、高压液体co2储罐、增压泵、预热器、复热器、透平发电机和水冷器，所述低温液体co2储罐的出口通过出液管道与所述蓄冷器的进液口连通，所述蓄冷器的出液口通过回液管道与所述低温液体co2储罐的进口连通，所述蓄冷器的出气口与进气口之间设有第一循环管道，所述压缩机、冷却器、高压液体co2储罐、增压泵、预热器、复热器、透平发电机和水冷器沿所述第一循环管道内部的co2流动方向依次设置。

4、进一步的，还包括储热单元，所述储热单元包括循环连通的常温介质储罐、循环泵和高温介质储罐，所述常温介质储罐、循环泵和高温介质储罐之间通过第二循环管道连通，所述第二循环管道上位于所述循环泵和所述高温介质储罐之间的部分与所述冷却器连通，所述第二循环管道上位于所述高温介质储罐与所述常温介质储罐之间的部分依次与所述复热器和所述预热器连通。

5、进一步的，所述出液管道上设有节流阀。

6、进一步的，所述压缩机由可再生能源弃电、火力发电余电或电网谷电驱动进行储能。

7、进一步的，所述透平发电机采用离心式、螺杆式或活塞式。

8、进一步的，所述低温液体co2储罐采用真空粉末罐，高压液体co2储罐采用碳钢罐，所述低温液体co2储罐和所述高压液体co2储罐的外部均设有保温层。

9、进一步的，所述蓄冷器的外部设有保温层，内部设有相变材料，储能时co2气化的冷量存储在相变材料中，释能时相变材料释放冷量，将透平出来的气态co2液化。

10、进一步的，包括储能过程、储热过程和释能过程，具体步骤如下：

11、储能过程：低温液体co2储罐中的液体co2从其出口流出，经过节流阀降压降温后，从蓄冷器的进液口进入其内部，液体co2将冷量储存在蓄冷器内部的相变材料中后气化，气化后的co2从蓄冷器的出气口排出，经过压缩机压缩，然后在冷却器处与常温介质储罐中流出的储热介质换热，冷凝成液体后储存在高压液体co2储罐中；

12、储热过程：常温介质储罐中的介质经过循环泵升压后，在冷却器处与压缩后的高温高压co2进行换热，升温后的储热介质储存至高温介质储罐中；

13、释能过程：高压液体co2储罐中的co2经过增压泵升压以后，再经过预热器，在复热器处与高温介质储罐中出来的储热介质换热，液体co2升温后变成高温高压的气体，然后进入透平发电机中膨胀发电，膨胀后的co2气体经过水冷器冷却后通过蓄冷器的进气口进入蓄冷器的内部，蓄冷器内部相变材料释放冷量将低压的co2冷凝成液体，随后从蓄冷器的出液口排出，将液体co2储存至低温液体co2储罐中。

14、进一步的，所述储热介质采用水或导热油。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、采用co2作为储能工质，储能和释能时均采用液体形式存储，大大降低了储存空间；储能时，低温液体co2气体减压后进入蓄冷器，低温低压co2的冷量储存在相变材料中，释能时相变材料释放冷量将低压的co2冷凝成液体，随后再将液体co2储存至低温液体co2储罐中；通过储热单元将压缩后高温气体的热量储存，释能时释放热量加热膨胀前的气体，提高发电效率；co2做介质，其换热系数高，可以有效降低换热器面积，储能系统具有储能密度高、设备占地小等优势，显著降低设备投资及占地面积，通过冷热电高效耦合提高储能系统转化效率。

技术特征：

1.一种基于液态存储的跨临界co2多能互转储能系统，其特征在于，包括低温液体co2储罐、蓄冷器、压缩机、冷却器、高压液体co2储罐、增压泵、预热器、复热器、透平发电机和水冷器，所述低温液体co2储罐的出口通过出液管道与所述蓄冷器的进液口连通，所述蓄冷器的出液口通过回液管道与所述低温液体co2储罐的进口连通，所述蓄冷器的出气口与进气口之间设有第一循环管道，所述压缩机、冷却器、高压液体co2储罐、增压泵、预热器、复热器、透平发电机和水冷器沿所述第一循环管道内部的co2流动方向依次设置。

2.如权利要求1所述的一种基于液态存储的跨临界co2多能互转储能系统，其特征在于，还包括储热单元，所述储热单元包括循环连通的常温介质储罐、循环泵和高温介质储罐，所述常温介质储罐、循环泵和高温介质储罐之间通过第二循环管道连通，所述第二循环管道上位于所述循环泵和所述高温介质储罐之间的部分与所述冷却器连通，所述第二循环管道上位于所述高温介质储罐与所述常温介质储罐之间的部分依次与所述复热器和所述预热器连通。

3.如权利要求1或2所述的一种基于液态存储的跨临界co2多能互转储能系统，其特征在于，所述出液管道上设有节流阀。

4.如权利要求1所述的一种基于液态存储的跨临界co2多能互转储能系统，其特征在于，所述压缩机由可再生能源弃电、火力发电余电或电网谷电驱动进行储能。

5.如权利要求1所述的一种基于液态存储的跨临界co2多能互转储能系统，其特征在于，所述透平发电机采用离心式、螺杆式或活塞式。

6.如权利要求1所述的一种基于液态存储的跨临界co2多能互转储能系统，其特征在于，所述低温液体co2储罐采用真空粉末罐，高压液体co2储罐采用碳钢罐，所述低温液体co2储罐和所述高压液体co2储罐的外部均设有保温层。

7.如权利要求3所述的一种基于液态存储的跨临界co2多能互转储能系统，其特征在于，所述蓄冷器的外部设有保温层，内部设有相变材料，储能时co2气化的冷量存储在相变材料中，释能时相变材料释放冷量，将透平出来的气态co2液化。

8.如权利要求7所述的一种基于液态存储的跨临界co2多能互转储能系统，其特征在于，包括储能过程、储热过程和释能过程，具体步骤如下：

9.如权利要求8所述的一种基于液态存储的跨临界co2多能互转储能系统，其特征在于，所述储热介质采用水或导热油。

技术总结
本发明公开了一种基于液态存储的跨临界CO<subgt;2</subgt;多能互转储能系统，涉及CO<subgt;2</subgt;储能技术领域。包括低温液体CO<subgt;2</subgt;储罐、蓄冷器、压缩机、冷却器、高压液体CO<subgt;2</subgt;储罐、增压泵、预热器、复热器、透平发电机和水冷器，低温液体CO<subgt;2</subgt;储罐出口通过出液管道与蓄冷器进液口连通，蓄冷器出液口通过回液管道与低温液体CO<subgt;2</subgt;储罐进口连通，蓄冷器出气口与进气口之间设有第一循环管道，压缩机、冷却器、高压液体CO<subgt;2</subgt;储罐、增压泵、预热器、复热器、透平发电机和水冷器沿第一循环管道的气体流动方向依次设置。本发明既可以解决压缩空气储能占地空间大的问题，又不引入低温冷却新技术的难题，极大的推广了储能的应用范围，有助于新能源的发展利用。

技术研发人员：刘恩涛,敬宏伟,孙立佳,裴栋中,车明,徐晓亮
受保护的技术使用者：北京恒泰洁能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/2