一种便携式二氧化碳水力压缩储能装置及方法与流程

本发明属于水力压缩储能领域，具体涉及一种便携式二氧化碳水力压缩储能装置及方法。

背景技术：

1、水力压缩储能系统作为一种高效、环保的储能方式，在电力系统中具有重要的应用价值。水力压缩储能系统能够在需要供电时单独进行空气膨胀发电或辅助水力发电进行供电，增强电网的调节能力和可再生能源的消纳能力。二氧化碳水力压缩储能系统在水力压缩储能领域中具有重要的意义，它以其环保、高效的特性，不仅为能源储存提供了新的解决方案，而且通过回收和再利用二氧化碳，减少了温室气体排放，促进了可再生能源的可持续发展，为实现绿色、低碳的能源未来做出了积极贡献。

2、然而，传统的二氧化碳水力压缩储能系统同时也存在一定的局限性，具体表现在：第一，系统结构相对复杂，二氧化碳水力压缩储能系统由多个关键组件组成，主要包括高、低压储罐、压缩机、透平以及蓄热蓄冷单元等，这些组件的协同工作保证了系统的正常运行；但是，复杂的结构也意味着更高的技术要求和更精细的维护管理；导致二氧化碳水力压缩储能系统的安装、调试和运行过程变得更为复杂，需要专业的技术人员进行操作；第二，系统结构过于庞大，由于需要储存大量的二氧化碳气体，并维持其在一定压力和温度下的状态，二氧化碳水力压缩储能系统的体积通常较大。这不仅需要更多的物理空间来容纳系统设备，也增加了建设成本和维护难度；第三，由于系统的复杂性和庞大特性，导致二氧化碳水力压缩储能系统不便于携带，不适合在需要频繁移动或临时使用的场合中应用，例如野外勘探、紧急救援、临时工程、移动实验室和移动医疗救援等场景下，传统的二氧化碳水力压缩储能系统均不适用。

3、由此可见，现有的二氧化碳水力压缩储能系统，由于系统结构复杂且庞大，集成度较差，导致难于携带，无法适用于频繁移动或临时使用的工程作业。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种便携式二氧化碳水力压缩储能装置及方法，以解决在现有的二氧化碳水力压缩储能系统，由于系统结构复杂且庞大，集成度较差，导致难于携带，无法适用于频繁移动或临时使用的工程作业的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用技术方案如下：

3、一种便携式二氧化碳水力压缩储能装置，包括贮水容器；

4、所述贮水容器内部设置有用于储存气态二氧化碳的柔性储气罐；

5、所述贮水容器的顶部或底部连接有储水槽；

6、所述储水槽连接有水泵水轮机；

7、所述水泵水轮机连接有电动机发电机一体机；

8、所述贮水容器与所述水泵水轮机相连；

9、所述贮水容器外壁开设有槽体，所述水泵水轮机以及所述电动机发电机一体机均设置于所述槽体内；

10、所述贮水容器、所述储水槽、所述水泵水轮机、所述电动机发电机一体机全部集成于一体。

11、进一步地，所述储水槽内设置有液态二氧化碳容器，所述液态二氧化碳容器通过阀门与所述柔性储气罐连通。

12、进一步地，所述贮水容器外壁还开设有管槽，所述储水槽通过进水回水一体管路与所述水泵水轮机相连；所述进水回水一体管路穿插设置于所述管槽内。

13、进一步地，所述储水槽通过单向换向阀与大气连通。

14、进一步地，所述储水槽设置有分别与大气连通的进气管和排气管，所述进气管上设置有进气阀门，所述排气管上设置有排气阀门。

15、进一步地，所述柔性储气罐的储气压力控制在0.4～8mpa。

16、进一步地，所述电动机发电机一体机的发电机输出端连接应急供电设备或汽车动力装置。

17、进一步地，所述贮水容器和所述储水槽外壁均设置有透明窗或外壁均采用透明材质制成。

18、一种便携式二氧化碳水力压缩储能装置的工作方法，基于上述便携式二氧化碳水力压缩储能装置，包括储能过程和释能过程，其中：

19、所述储能过程包括：电动机发电机一体机的电动机带动水泵水轮机的水泵工作，从储水槽向贮水容器中抽入水工质，使得柔性储气罐中的气态二氧化碳被压缩并被液化，柔性储气罐体积减小以完成储能；

20、所述释能过程包括：柔性储气罐中的二氧化碳气体膨胀，带动柔性储气罐体积增大，将贮水容器中的水工质排出，排出的水工质对水泵水轮机的水轮机做功，带动电动机发电机一体机的发电机发电以完成释能。

21、进一步地，所述储水槽内设置有液态二氧化碳容器，在储能过程中，柔性储气罐中的二氧化碳气体被压缩并被液化，液态二氧化碳流入液态二氧化碳容器以实现存储；在释能过程中，液态二氧化碳容器中的液态二氧化碳从储水槽中的水体中吸收热量，使得液态二氧化碳转化为气态二氧化碳，经膨胀以实现释能。

22、相比于现有技术，本发明具有有益效果如下：

23、本发明提供了一种便携式二氧化碳水力压缩储能装置，本装置包括集成于一体的贮水容器、柔性储气罐、储水槽、水泵水轮机以及电动机发电机一体机；采用在贮水容器的外壁开设槽体，并将水泵水轮机和电动机发电机一体机均设置于槽体内，进一步节省了整个装置的体积，提高了集成度；在储能过程中，电动机可以驱动水泵水轮机将水从储水槽泵入贮水容器，从而压缩柔性储气罐中的二氧化碳；在释能过程中，水泵水轮机作为水轮机运行，带动电动机发电机一体机发电，实现能量的有效回收和利用；采用本装置极大地提高了装置的可便携性，一体化设计使得本装置在运输、安装和移动时更为方便，特别适用于需要频繁移动或临时使用的场合；本装置结构和原理简单，便于携带和使用，集成度高，具有良好的推广应用价值。

24、优选地，本发明中，采用在储水槽内设置液态二氧化碳容器，一方面，液态二氧化碳容器能够存储液态二氧化碳，便于在储能过程中将气态二氧化碳液化并存储，提高储能效率；另一方面，设置在储水槽内，不占用整个装置的空间体积，满足了装置小型化、轻量化、移动方便的需求。

25、优选地，本发明中，贮水容器外壁还开设了管槽，管槽内插设了用于将储水槽与水泵水轮机相连的进水回水一体管路，进一步节省了装置的空间体积，简化了装置结构。

26、优选地，本发明中，储水槽设置了用于与大气连通的单向换向阀；在储能阶段，单向换向阀只能进空气，释能阶段单向换向阀只能排出空气；单向换向阀的使用能够控制水工质的流动方向，保证储能和释能过程的稳定进行，同时防止外部杂质进入储水槽，保证了系统的安全性。

27、进一步优选地，本发明中，储水槽设置了进气管和排气管；进气管和排气管的设计使得储水槽内的气压可以得到有效控制，便于在储能和释能过程中进行气压平衡，提高了系统的稳定性和安全性。

28、优选地，本发明中，本装置将柔性储气罐的储气压力控制在0.4～8mpa；采用上述储气压力范围既能保证二氧化碳的压缩储能效果，又能防止压力过高导致的安全风险，提高了装置的安全性和可靠性。

29、优选地，本发明中，本装置的电动机发电机一体机的发电机输出端连接应急供电设备或汽车动力装置，本装置不仅能够在储能过程中进行能量转换，还能够在释能过程中为应急供电设备或汽车提供动力，拓宽了装置的应用范围。

30、优选地，本发明中，采用贮水容器和储水槽外壁均设置透明窗，或着二者的外壁均采用透明材质制成，这样便于观察和监控装置内部的工作状态，有利于及时发现和解决问题，提高了装置的使用便利性和维护效率。

31、本发明还提供了一种便携式二氧化碳水力压缩储能装置的工作方法，基于上述便携式二氧化碳水力压缩储能装置，本方法采用带有相变功能的二氧化碳气体，储能过程和释能过程的密闭容器中的压力维持在室温饱和压力附近，解决了储能和发电过程中压力大幅度变化的问题，采用本方法保证了装置能够高效、稳定地进行储能和释能，为二氧化碳的循环利用和节能减排提供了有效手段。

32、优选地，本发明中，采用液态二氧化碳容器的设置，使得储能过程中液态二氧化碳的存储和释能过程中液态二氧化碳的利用更加高效和便捷，进一步提高了装置的储能和发电效率。