一种节水型压缩二氧化碳储能系统

本技术属于可再生能源发电，电网调峰和压缩气体储能等，具体涉及一种节水型压缩二氧化碳储能系统。

背景技术：

1、压缩二氧化碳储能技术是利用压缩机将电网富余电能转换成二氧化碳的内能储存起来，在需要时，再通过膨胀做功将二氧化碳的内能重新转化为电能。有研究者提出拥有自冷凝循环系统的压缩二氧化碳储能技术，其通过存储释能时高压液态二氧化碳的蒸发释放的冷量为蓄能时高压二氧化碳的冷凝提供冷源，无需特定的冷却机组，可以提高压缩二氧化碳储能技术的效率、减少系统投资成本。但同时，冷凝和蒸发过程则需要大量的低温热量，这会导致系统中庞大的蓄水量；另一方面，在蓄能过程中，高压液态二氧化碳储罐由6mpa的饱和气体增压到8mpa的液体(25度左右)是气体增压过程，因此蓄能过程中需要实时对高压液态二氧化碳储罐进行散热。

2、因此，亟需一种节水型压缩二氧化碳储能系统。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种节水型压缩二氧化碳储能系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本实用新型提供的节水型压缩二氧化碳储能系统，可解决现有的带有自冷凝循环的压缩二氧化碳储能系统中低压水蓄水量大，液态储罐中热量无法有效散出的技术问题。

2、为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种节水型压缩二氧化碳储能系统，包括：储气包、压缩单元、液化单元、液态储罐、泵、膨胀单元、冷却塔；所述储气包与所述压缩单元、所述液化单元、所述液态储罐、所述泵、所述膨胀单元依次连接；所述储气包用于储存低压气态二氧化碳；所述压缩单元用于将所述储气包内的气态二氧化碳压缩至超临界状态；所述液化单元用于将高压二氧化碳冷凝成液体；所述液态储罐用于储存冷凝后的液态二氧化碳；所述泵用于将从液态储罐中抽出液态二氧化碳并增压；所述膨胀单元用于将高压二氧化碳膨胀做功；所述冷却塔用于为液化单元和液态储罐提供持续冷量；

4、所述压缩单元包括：依次交替连接第一压缩机、第一换热器、第二压缩机、第二换热器；所述第一压缩机进口与所述储气包出口相连接，所述第二换热器与所述液化单元相连接；

5、所述液化单元包括；冷凝器；所述冷凝器热侧通道进口与所述第二换热器出口相连接，出口与所述液态储罐进口相连接；

6、所述液态储罐内罐壁设有冷却水套，用以保持储罐内部温度的恒定；所述液态储罐出口设有阀门；

7、所述泵进口与液态储罐二氧化碳出口相连接，出口与所述膨胀单元相连接；

8、所述膨胀单元包括：依次交替连接的第三换热器、第一膨胀机、第四换热器、第二膨胀机；所述第三换热器进口与所述泵出口相连接，所述第二膨胀机出口与所述储气包进口相连接；所述第二膨胀机出口设有散热器。

9、本实用新型的进一步改进在于，所述一种节水型压缩二氧化碳储能系统还包括蓄热单元，所述蓄热单元包括：蓄热罐、第一水泵、蓄冷罐、第二水泵；

10、所述蓄冷罐出口分别经过所述第一换热器和所述第二换热器低温侧通道连接至所述蓄热罐；所述蓄冷罐出口处设有所述第二水泵；

11、所述蓄热罐出口分别经过第三换热器和第四换热器热高温侧通道连接至所述蓄冷罐进口；所述蓄热罐出口处设有所述第一水泵。

12、本实用新型的进一步改进在于，所述冷却塔出口经过所述冷凝器低温侧通道连接至所述冷却塔进口；所述冷凝器低温侧通道进口处设有第三水泵；所述冷却塔出口经过所述液态储罐冷却水套连接至所述冷却塔进口；所述液态储罐冷却水套进口处设有第四水泵。

13、与现有的技术相比，本实用新型的有益效果为：

14、1.本实用新型提供的一种节水型压缩二氧化碳储能系统，采用冷却塔循环单元，利用环境水换热，不需要大量的蓄水量。

15、2.本实用新型提供的一种节水型压缩二氧化碳储能系统，在液态储罐内部设置冷却水套并与冷却塔相连接，将液态储罐中增压过程产生的额外热量耗散。

技术特征：

1.一种节水型压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，包括：储气包(1)、压缩单元、液化单元、液态储罐(8)、泵(9)、膨胀单元、冷却塔(19)；所述储气包(1)与所述压缩单元、所述液化单元、所述液态储罐(8)、所述泵(9)、所述膨胀单元依次连接；所述储气包(1)用于储存低压气态二氧化碳；所述压缩单元用于将所述储气包(1)内的气态二氧化碳压缩至超临界状态；所述液化单元用于将高压二氧化碳冷凝成液体；所述液态储罐(8)用于储存冷凝后的液态二氧化碳；所述泵(9)用于将从液态储罐中抽出液态二氧化碳并增压；所述膨胀单元用于将高压二氧化碳膨胀做功；所述冷却塔(19)用于为液化单元和液态储罐(8)提供持续冷量；

2.根据权利要求1所述的一种节水型压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，还包括蓄热单元，所述蓄热单元包括：蓄热罐(15)、第一水泵(16)、蓄冷罐(17)、第二水泵(18)；

3.根据权利要求1所述的一种节水型压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，所述冷却塔(19)出口经过所述冷凝器(6)低温侧通道连接至所述冷却塔(19)进口；所述冷凝器(6)低温侧通道进口处设有第三水泵(20)；所述冷却塔(19)出口经过所述液态储罐(8)冷却水套连接至所述冷却塔(19)进口；所述液态储罐(8)冷却水套进口处设有第四水泵。

技术总结本技术公开了一种节水型压缩二氧化碳储能系统及运行方法，该系统包括储气包、压缩单元、液化单元、液态储罐、泵、膨胀单元、冷却塔；本技术提供的储能系统，以冷却塔循环单元代替低温水循环系统，采用环境水换热，减少了系统的蓄水量。在液态储罐内部设置冷却水套并于冷却塔相连接，将节流过程产生的额外热量耗散，解决了液态储罐内二氧化碳温度分布不均匀的问题。本技术提供的节水型压缩二氧化碳储能系统，具有结构紧凑、无地理限制、换热成本低、可实现大规模长时储能等优点，可以实现提高可再生能源利用率、维护电网安全稳定性、电网调频等的目的。技术研发人员：刘展,刘俊伟受保护的技术使用者：青岛科技大学技术研发日：20231221技术公布日：2024/9/17