一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化方法及装置与流程

本发明属于压缩气体储能，特别涉及一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化方法及装置。

背景技术：

1、为了改变传统电网当今出现的高峰负荷和低谷负荷严重失衡现象，储能技术应运而生。储能技术将电网的低谷电力存储起来，再在用电高峰期间释放出去，电网的电力系统有了如电池一般的存储空间，使得平衡发电和用电的压力大幅度下降。

2、如今，大规模储能技术主要有抽水蓄能、压缩气体储能两种较为成熟的方法。其中抽水蓄能系统的建设极度依赖当地地理条件为其提供的高度差。因此，具有循环效率高、对环境友好、耐用性高以及成本较低的压缩气体储能技术被认为是前景较好的大规模清洁物理储能技术。其中压缩二氧化碳储能技术凭借着应用范围广泛、储能密度高，系统结构较紧凑的特点受到国内外众多研究人员的青睐。 但是传统压缩二氧化碳储能系统用冷凝器来液化二氧化碳需要大量的低温冷量，这就需要利用冷机机组来制冷，大大增加了压储项目的建设成本和建设用地。

3、基于上述陈述及现有技术分析可知，如何通过摆脱冷机机组来减少压缩储能项目的建设成本和建设用地是压缩二氧化碳储能的优化方向。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化方法及装置。

2、本发明的第一个目的在于提供一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化方法，包括：

3、固定温度、固定压强的超临界二氧化碳经冷却后，通入节流阀经降压自冷凝为液态二氧化碳。

4、在本发明实施例中，所述固定温度为大于等于30.98℃。

5、在本发明实施例中，所述固定压强为大于等于7.38mpa。

6、在本发明实施例中，通入节流阀的超临界二氧化碳除了降压自冷凝为液态二氧化碳还有未完全液化产生的气体二氧化碳。

7、在本发明实施例中，所述未完全液化产生的气体二氧化碳循环利用，作为固定温度、固定压强的超临界二氧化碳的来源。

8、在本发明实施例中，所述液态二氧化碳被储存。

9、本发明的第二个目的在于提供一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化装置，包括气体流通管路、气体流通管路上设置的节流阀，以及冷却装置；

10、所述冷却装置设置于气体流通管路的外周；

11、在气体流通方向上，冷却装置、节流阀依次排序；

12、所述气体流通管路用于流通固定温度、固定压强的超临界二氧化碳，

13、所述冷却装置用于对于流通在气体流通管路内固定温度、固定压强的超临界二氧化碳的冷却；

14、所述节流阀用于被冷却的固定温度、固定压强的超临界二氧化碳的降压自冷凝为液态二氧化碳。

15、在本发明实施例中，所述跨临界降压液化装置，还包括储液装置；

16、所述储液装置与所述气体流通管路连通，所述储液装置用于储存液态二氧化碳；

17、在气体流通方向上，节流阀和储液装置依次排序。

18、本发明的有益效果：

19、本发明提供的一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化方法及装置，通过在级后冷却器出口配置节流阀替代冷凝器以实现将二氧化碳转化为液态储存在储液罐中，相比于常规气体储能系统采用的配套冷机、热泵机组供冷的冷凝器，节流阀结构简单，能够节省提供常规系统冷凝器所需冷量的大量电量和配套辅机设备，减少储能系统总占地面积，有利于降低储能系统的成本和占地。

20、同时，超临界二氧化碳在临界点存在的焓值突变现象，即压力跨越临界点的一段内，二氧化碳的焓值会大幅度降低。使跨临界降压节流过程中，近似等焓的节流过程会趋向于得到更多焓值低的饱和液体，即跨临界降压节流的液化率要高于普通相变过程的降压节流液化率。

21、在整个储能系统上来说，在节流前的冷却过程，由于二氧化碳压力处于临界压力以上。所以降温的过程中，会由于跨临界的焓值突变现象，导致换热器功率升高。此时存储的热水余量会增加，直接影响整个系统的效率，使系统循环效率升高。

22、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、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化方法，其特征在于，所述固定温度为大于等于30.98℃。

3.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化方法，其特征在于，所述固定压强为大于等于7.38mpa。

4.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化方法，其特征在于，通入节流阀的超临界二氧化碳除了降压自冷凝为液态二氧化碳还有未完全液化产生的气体二氧化碳。

5.根据权利要求4所述的一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化方法，其特征在于，所述未完全液化产生的气体二氧化碳循环利用，作为固定温度、固定压强的超临界二氧化碳的来源。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化方法，其特征在于，所述液态二氧化碳被储存。

7.一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化装置，其特征在于，包括气体流通管路、气体流通管路上设置的节流阀，以及冷却装置；

8.根据权利要求7所述的一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化装置，其特征在于，还包括储液装置；

技术总结本发明涉及一种用于二氧化碳储能系统的跨临界降压液化方法及装置，属于压缩气体储能技术领域。所述方法包括固定温度、固定压强的超临界二氧化碳经冷却后，通入节流阀经降压自冷凝为液态二氧化碳。本发明通过在级后冷却器出口配置节流阀替代冷凝器以实现将二氧化碳转化为液态储存在储液罐中，相比于常规气体储能系统采用的配套冷机、热泵机组供冷的冷凝器，节流阀结构简单，能够节省提供常规系统冷凝器所需冷量的大量电量和配套辅机设备，减少储能系统总占地面积，有利于降低储能系统的成本和占地。技术研发人员：范小平,朱浩,翟璇,王松,张文挺,唐军,周嘉,覃小文,杨志,张永鹏,张浩天,顾龙轩,蒋旭,任利莲,刘怡婷,李星杭,危吉,刘沛霖,李晓英,赵本毅,龚博曼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：2024/6/13