【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于儲能，具體涉及一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、在新能源高速發(fā)展的環(huán)境下，新型儲能已經(jīng)成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。液態(tài)二氧化碳儲能將電能轉(zhuǎn)化成二氧化碳的熱能和勢能來實現(xiàn)儲能。與空氣相比，二氧化碳更易液化，無需依賴地下洞穴，選址更靈活。另外，二氧化碳比熱容高、傳熱性能好，?寄生能耗更低，系統(tǒng)效率更高。因此，液態(tài)二氧化碳儲能具備超長時、大規(guī)模、高靈活性、高效率、高儲能密度等優(yōu)點，更具發(fā)展前景。
2、然而在二氧化碳儲能過程中，高壓儲罐和低壓儲罐中二氧化碳質(zhì)量發(fā)生變化時會導致高壓儲罐和低壓儲罐中的壓力失衡，所以需要添加額外設備或進行額外措施來維持高壓儲罐和低壓儲罐中壓力不變。如公開號cn112901298a，標題為一種恒壓式壓縮二氧化碳儲能系統(tǒng)及方法的專利中，通過移動活塞來維持高壓儲罐和低壓儲罐中壓力不變；但通過適應性修改儲液罐的體積來保持罐內(nèi)壓力平衡，實現(xiàn)較為復雜。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)。
2、本專利技術(shù)提供了一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其包括穩(wěn)壓罐、低壓儲液模塊、第一換熱組件、壓縮膨脹模塊、第二換熱組件和高壓儲液模塊；壓縮膨脹模塊包括并聯(lián)的壓縮機和膨脹機；低壓儲液模塊、第一換熱組件、壓縮機、第二換熱組件和高壓儲液模塊形成儲能通路。高壓儲液模塊、第二換熱組件、膨脹機、第一換熱組件和低壓儲液模塊形成釋能通路。穩(wěn)壓罐與低壓儲液模塊通過第一通斷閥連接；穩(wěn)壓罐與高壓儲液模塊通過第二通斷閥連接；穩(wěn)壓罐
3、在儲能狀態(tài)下，第一通斷閥開啟，第二通斷閥關(guān)閉；低壓儲液模塊中的液態(tài)二氧化碳在壓力差作用下輸入儲能通路，依次經(jīng)過氣化、壓縮機做功加壓、液化的過程存入高壓儲液模塊。穩(wěn)壓罐向低壓儲液模塊輸送二氧化碳氣體，使低壓儲液模塊保持內(nèi)部壓力穩(wěn)定。
4、在釋能狀態(tài)下，第二通斷閥開啟，第一通斷閥關(guān)閉；高壓儲液模塊中的液態(tài)二氧化碳在壓力差作用下輸入釋能通路，依次經(jīng)過氣化、在膨脹機膨脹降壓釋能、液化的過程存入低壓儲液模塊。在第二換熱組件氣化產(chǎn)生的部分氣態(tài)二氧化碳，充入穩(wěn)壓罐和高壓儲液模塊，使高壓儲液模塊保持內(nèi)部壓力穩(wěn)定。
5、作為優(yōu)選，在儲能狀態(tài)下，進入儲能通路的液態(tài)二氧化碳經(jīng)過第一換熱組件轉(zhuǎn)化為氣態(tài)二氧化碳，釋放的冷量由第一換熱組件存儲；壓縮機提高氣態(tài)二氧化碳的壓力；氣態(tài)二氧化碳在第二換熱組件中轉(zhuǎn)化為液態(tài)二氧化碳并輸入高壓儲液模塊，釋放的熱量由第二換熱組件存儲。
6、在釋能狀態(tài)下，進入釋能通路的液態(tài)二氧化碳經(jīng)過第二換熱組件轉(zhuǎn)化為氣態(tài)二氧化碳，釋放的熱量由第二換熱組件存儲；氣態(tài)二氧化碳在膨脹機膨脹釋放能量，且壓力減小；氣態(tài)二氧化碳在第一換熱組件中轉(zhuǎn)化為液態(tài)二氧化碳并輸入高壓儲液模塊，釋放的冷量由第二換熱組件存儲。
7、作為優(yōu)選，第一換熱組件包括一個或依次相連的多個蓄冷釋冷組件；第二換熱組件包括一個或依次相連的多個蓄熱釋熱組件。
8、作為優(yōu)選，所述的第一換熱組件包括一級蓄冷釋冷組件和二級蓄冷釋冷組件，一級蓄冷釋冷組件與低壓儲液模塊連接；第二換熱組件包括一級蓄熱釋熱組件和二級蓄熱釋熱組件，二級蓄熱釋熱組件與高壓儲液模塊連接；二氧化碳在一級蓄冷釋冷組件和二級蓄熱釋熱組件中發(fā)生相變。
9、作為優(yōu)選，所述的蓄冷釋冷組件和蓄熱釋熱組件均采用存有相變材料的換熱器。儲能通路和釋能通路在蓄冷釋冷組件和蓄熱釋熱組件中均共用同一管道。在第一換熱組件中，儲能狀態(tài)下二氧化碳氣化釋放的冷量存儲到蓄冷釋冷組件相變材料，并在釋能狀態(tài)下供給進行液化的二氧化碳。在第二換熱組件中，儲能狀態(tài)下二氧化碳液化釋放的熱量存儲到蓄熱釋熱組件相變材料，并在釋能狀態(tài)下供給進行氣化的二氧化碳。
10、作為優(yōu)選，所述的蓄冷釋冷組件和蓄熱釋熱組件結(jié)構(gòu)相同，均包括通過換熱介質(zhì)管道依次連接成循環(huán)回路第一換熱器、儲熱罐、第二換熱器和儲冷罐。第一換熱器串聯(lián)在儲能通路中；第二換熱器串聯(lián)在釋能通路中。
11、在蓄冷釋冷組件中，儲能狀態(tài)下二氧化碳氣化釋放的冷量通過第一換熱器和換熱介質(zhì)進行熱交換的方式存儲到儲冷罐，并在釋能狀態(tài)下通過第二換熱器和換熱介質(zhì)進行熱交換的方式供給進行液化的二氧化碳。
12、在蓄熱釋熱組件中，儲能狀態(tài)下二氧化碳液化釋放的熱量通過第二換熱器和換熱介質(zhì)進行熱交換的方式存儲到儲熱罐，并在釋能狀態(tài)下通過第一換熱器和換熱介質(zhì)進行熱交換的方式供給進行氣化的二氧化碳。
13、作為優(yōu)選，儲能回路設有節(jié)流閥；節(jié)流閥位于低壓儲液模塊與第一換熱組件之間，儲能狀態(tài)下，低壓儲液模塊輸出的液態(tài)二氧化碳經(jīng)過節(jié)流閥時通流截面積減小，在節(jié)流氣化作用下轉(zhuǎn)化為氣液兩相二氧化碳。
14、作為優(yōu)選，所述的壓縮機的輸入端和輸出端均設有處于儲能通路的第四通斷閥；膨脹機的輸入端和輸出端均設有處于釋能通路的第五通斷閥。儲能狀態(tài)下，第四通斷閥開啟，第五通斷閥關(guān)閉；釋能狀態(tài)下，第四通斷閥關(guān)閉，第五通斷閥開啟。
15、作為優(yōu)選，所述的第一換熱組件中設有多個蓄冷釋冷組件；沿著儲能通路向釋能通路的方向，各蓄冷釋冷組件中相變材料的相變溫度依次升高；各蓄冷釋冷組件在儲能狀態(tài)下逐級吸收二氧化碳氣化釋放的冷量，以及在釋能狀態(tài)下逐級向二氧化碳提供液化所需的冷量；第二換熱組件中設有蓄熱釋熱組件；沿著儲能通路向釋能通路的方向，各蓄熱釋熱組件中相變材料的相變溫度依次降低；各蓄熱釋熱組件在儲能狀態(tài)下逐級吸收二氧化碳液化釋放的熱量，以及在釋能狀態(tài)下逐級向二氧化碳提供氣化所需的熱量。
16、作為優(yōu)選，所述的釋能通路設有第三通斷閥；第三通斷閥位于低壓儲液模塊與第一換熱組件之間。
17、本專利技術(shù)具有的有益效果是：
18、1、本專利技術(shù)通過在二氧化碳儲能系統(tǒng)中設置穩(wěn)壓罐以及配套的通斷閥，使二氧化碳儲能系統(tǒng)在儲能狀態(tài)與釋能狀態(tài)下的低壓儲液模塊和高壓儲液模塊內(nèi)的壓力平衡，穩(wěn)定了低壓儲液模塊和高壓儲液模塊的出液壓力。
19、2、本專利技術(shù)通過儲能通路和釋能通路在蓄冷釋冷組件和蓄熱釋熱組件中均共用同一管道，減少了搭建儲能系統(tǒng)的成本；同時，本專利技術(shù)中的二氧化碳以液態(tài)形式存儲，降低了系統(tǒng)占地面積。
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1.一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：包括穩(wěn)壓罐（9）、低壓儲液模塊（1）、第一換熱組件、壓縮膨脹模塊、第二換熱組件和高壓儲液模塊（5）；壓縮膨脹模塊包括并聯(lián)的壓縮機（3）和膨脹機（7）；低壓儲液模塊（1）、第一換熱組件、壓縮機（3）、第二換熱組件和高壓儲液模塊（5）形成儲能通路；高壓儲液模塊（5）、第二換熱組件、膨脹機（7）、第一換熱組件和低壓儲液模塊（1）形成釋能通路；穩(wěn)壓罐（9）與低壓儲液模塊（1）通過第一通斷閥（11）連接；穩(wěn)壓罐（9）與高壓儲液模塊（5）通過第二通斷閥（12）連接；穩(wěn)壓罐（9）連接至第二換熱組件處于釋能通路的部分連接；在工作過程中，該儲能系統(tǒng)在儲能狀態(tài)和釋能狀態(tài)切換；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：儲能通路設有節(jié)流閥（10）；節(jié)流閥（10）位于低壓儲液模塊（1）與第一換熱組件之間，儲能狀態(tài)下，低壓儲液模塊（1）輸出的液態(tài)二氧化碳經(jīng)過節(jié)流閥（10）時通流截面積減小，轉(zhuǎn)化為氣液兩相二氧化碳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述的第一換熱組件包括一個或依次相連的多個蓄冷
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述的蓄冷釋冷組件和蓄熱釋熱組件結(jié)構(gòu)相同，均包括通過換熱介質(zhì)管道依次連接成循環(huán)回路的第一換熱器、儲熱罐、第二換熱器和儲冷罐；第一換熱器串聯(lián)在儲能通路中；第二換熱器串聯(lián)在釋能通路中；
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述的蓄冷釋冷組件和蓄熱釋熱組件均采用存有相變材料的換熱器；儲能通路和釋能通路在蓄冷釋冷組件和蓄熱釋熱組件中均共用同一管道；在蓄冷釋冷組件中，儲能狀態(tài)下二氧化碳氣化釋放的冷量存儲到蓄冷釋冷組件相變材料，并在釋能狀態(tài)下供給進行液化的二氧化碳；在蓄熱釋熱組件中，儲能狀態(tài)下二氧化碳液化釋放的熱量存儲到蓄熱釋熱組件相變材料，并在釋能狀態(tài)下供給進行氣化的二氧化碳。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述的壓縮機（3）的輸入端和輸出端均設有處于儲能通路的第四通斷閥（14）；膨脹機（7）的輸入端和輸出端均設有處于釋能通路的第五通斷閥（15）；儲能狀態(tài)下，第四通斷閥（14）開啟，第五通斷閥（15）關(guān)閉；釋能狀態(tài)下，第四通斷閥（14）關(guān)閉，第五通斷閥（15）開啟。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：第一換熱組件中設有多個蓄冷釋冷組件；沿著儲能通路向釋能通路的方向，各蓄冷釋冷組件中相變材料的相變溫度依次升高；各蓄冷釋冷組件在儲能狀態(tài)下逐級吸收二氧化碳氣化釋放的冷量，以及在釋能狀態(tài)下逐級向二氧化碳提供液化所需的冷量；第二換熱組件中設有蓄熱釋熱組件；沿著儲能通路向釋能通路的方向，各蓄熱釋熱組件中相變材料的相變溫度依次降低；各蓄熱釋熱組件在儲能狀態(tài)下逐級吸收二氧化碳液化釋放的熱量，以及在釋能狀態(tài)下逐級向二氧化碳提供氣化所需的熱量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述的釋能通路設有第三通斷閥（13）；第三通斷閥（13）位于低壓儲液模塊（1）與第一換熱組件之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：在儲能狀態(tài)下，進入儲能通路的液態(tài)二氧化碳經(jīng)過第一換熱組件轉(zhuǎn)化為氣態(tài)二氧化碳，釋放的冷量由第一換熱組件存儲；壓縮機（3）提高氣態(tài)二氧化碳的壓力；氣態(tài)二氧化碳在第二換熱組件中轉(zhuǎn)化為液態(tài)二氧化碳并輸入高壓儲液模塊（5），釋放的熱量由第二換熱組件存儲；
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述的第一換熱組件包括一級蓄冷釋冷組件和二級蓄冷釋冷組件，一級蓄冷釋冷組件與低壓儲液模塊（1）連接；第二換熱組件包括一級蓄熱釋熱組件和二級蓄熱釋熱組件，二級蓄熱釋熱組件與高壓儲液模塊（5）連接；二氧化碳在一級蓄冷釋冷組件和二級蓄熱釋熱組件中發(fā)生相變。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：包括穩(wěn)壓罐（9）、低壓儲液模塊（1）、第一換熱組件、壓縮膨脹模塊、第二換熱組件和高壓儲液模塊（5）；壓縮膨脹模塊包括并聯(lián)的壓縮機（3）和膨脹機（7）；低壓儲液模塊（1）、第一換熱組件、壓縮機（3）、第二換熱組件和高壓儲液模塊（5）形成儲能通路；高壓儲液模塊（5）、第二換熱組件、膨脹機（7）、第一換熱組件和低壓儲液模塊（1）形成釋能通路；穩(wěn)壓罐（9）與低壓儲液模塊（1）通過第一通斷閥（11）連接；穩(wěn)壓罐（9）與高壓儲液模塊（5）通過第二通斷閥（12）連接；穩(wěn)壓罐（9）連接至第二換熱組件處于釋能通路的部分連接；在工作過程中，該儲能系統(tǒng)在儲能狀態(tài)和釋能狀態(tài)切換；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：儲能通路設有節(jié)流閥（10）；節(jié)流閥（10）位于低壓儲液模塊（1）與第一換熱組件之間，儲能狀態(tài)下，低壓儲液模塊（1）輸出的液態(tài)二氧化碳經(jīng)過節(jié)流閥（10）時通流截面積減小，轉(zhuǎn)化為氣液兩相二氧化碳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述的第一換熱組件包括一個或依次相連的多個蓄冷釋冷組件；第二換熱組件包括一個或依次相連的多個蓄熱釋熱組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述的蓄冷釋冷組件和蓄熱釋熱組件結(jié)構(gòu)相同，均包括通過換熱介質(zhì)管道依次連接成循環(huán)回路的第一換熱器、儲熱罐、第二換熱器和儲冷罐；第一換熱器串聯(lián)在儲能通路中；第二換熱器串聯(lián)在釋能通路中；
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種恒壓二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述的蓄冷釋冷組件和蓄熱釋熱組件均采用存有相變材料的換熱器；儲能通路和釋能通路在蓄冷釋冷組件和蓄熱釋熱組件中均共用同一管道；在蓄冷釋冷組件中，儲能狀態(tài)下二氧化碳氣化釋放的冷量存儲到蓄冷釋冷組件相變材料，并在釋能狀態(tài)下供給進行液化的二氧化碳；在蓄熱釋熱組件中，儲能狀態(tài)下二氧化碳液化釋放的熱量存儲到蓄熱釋熱組件相變材料，并...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊肖，何飛杰，方家浩，孫靖瑤，周慧文，朱登科，韓云海，
申請(專利權(quán))人：杭州華電華源環(huán)境工程有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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