结合飞轮结构的二氧化碳储能系统

本发明属于储能，涉及一种结合飞轮结构的二氧化碳储能系统。

背景技术：

1、随着可再生能源在社会占比的增加，储能技术的发展前景十分广阔。储能技术是指将能量以某种形式或设备存储起来，在需要时再释放的技术，它的基本任务是克服在能量供应和需求之间的时间性或局部性差异，通过储存多余的能量，可以在需求高峰时释放能量，从而提高能源系统的稳定性和效率。

2、目前，现有的储能技术常采用压缩二氧化碳储能系统，利用二氧化碳作为工作介质进行储能，主要包括压缩机、高压储气罐、透平机与换热器，用电低谷时，通过压缩机将二氧化碳压缩并储存于高压储气罐中，同时将压缩过程中产生的热能储存起来，用电高峰时，储存的高压二氧化碳通过透平机膨胀，推动涡轮机发电，释放能量。

3、然而，由于电力系统不稳定的情况经常发生，易造成输入到二氧化碳储能系统的电压不稳定，导致压缩机运行不稳定，使得压缩机的压缩功率下降，影响了储能的效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种结合飞轮结构的二氧化碳储能系统，能够在电压不稳定时，避免二氧化碳储能系统整体受到波动，提高储能的效率。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种结合飞轮结构的二氧化碳储能系统的具体技术方案如下：

3、一种结合飞轮结构的二氧化碳储能系统，包括压缩机，还包括：

4、真空腔室，用于提供真空的环境。

5、主轴，设置在真空腔室内，主轴的两端分别与真空腔室内壁转动连接。

6、飞轮转子，套设在主轴。

7、电动发电组件，设置在真空腔室内，电动发电组件与主轴连接，电动发电组件用于在用电低谷时通过电能带动主轴转动，使得飞轮转子持续转动，将电能转化成机械能储存，并在电压不稳定时，通过飞轮转子带动主轴转动，使得机械能转化为电能，将电能输送给压缩机。

8、本发明的特点还在于：

9、其中电动发电组件包括：电动发电机，设置在真空腔室内，电动发电机的输出端与主轴连接。

10、其中主轴上靠近两端的位置分别设置有径向磁悬浮轴承，主轴上靠近飞轮转子一侧的位置设置有推力盘，真空腔室内位于飞轮转子另一侧的位置设置有隔板，隔板上靠近主轴的位置开设有通孔，主轴穿过通孔，隔板上与推力盘相对的位置设置有永磁体，永磁体为环形。

11、其中真空腔室内壁靠近主轴侧面的位置设置有径向定位器。

12、其中主轴内部中空，主轴内沿其长度方向设置有螺旋管，螺旋管的两端分别穿过主轴端部、真空腔室内壁后位于真空腔室外部，螺旋管与真空腔室内壁转动密封连接，螺旋管的一端连接有冷水罐的第一出口，螺旋管的另一端连接有混热罐的第一进口。

13、其中压缩机的进口连接有低压储气罐的出口，压缩机的出口连接有高压储气罐，高压储气罐的出口连接有透平的进口，透平的出口与低压储气罐的进口连接。

14、其中压缩机与高压储气罐之间设置有第一换热器，第一换热器的第一进口与压缩机的出口连接，第一换热器的第一出口与高压储气罐的进口连接，第一换热器的第二进口与冷水罐的第二出口连接，第一换热器的第二出口与混热罐的第二进口连接，高压储气罐与透平之间设置有第二换热器，第二换热器的第一进口与高压储气罐的出口连接，第二换热器的第一出口与透平的进口连接，第二换热器的第二进口与混热罐的出口连接，第二换热器与冷水罐连通。

15、其中透平与低压储气罐之间设置有第三换热器，第三换热器的第一进口与透平的出口连接，第三换热器的第一出口与低压储气罐的进口连接，第三换热器第二进口与第二换热器的第二出口连接，第三换热器第二出口与冷水罐的进口连接。

16、本发明的一种结合飞轮结构的二氧化碳储能系统具有以下优点：

17、第一，通过压缩机、真空腔室、主轴、飞轮转子与电动发电组件的配合，能够在用电低谷时通过电能带动主轴转动，使得飞轮转子持续转动，将电能转化成机械能储存，并在电压不稳定时，通过飞轮转子带动主轴转动，使得机械能转化为电能，将电能输送给压缩机，使得压缩机能够稳定运行，避免了压缩机的压缩功率下降，保证了储能的效率。

18、第二，通过飞轮储能与二氧化碳储能的配合，利用二氧化碳储能的大规模长时储能特性，作为主要储存单元满足长时间尺度上的能源需求，利用飞轮储能的快速响应特性，应对紧急发生状况能源需求，能够显著增加二氧化碳储能运行的稳定性。

技术特征：

1.一种结合飞轮结构的二氧化碳储能系统，包括压缩机（16），其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的结合飞轮结构的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述电动发电组件包括：电动发电机（6），设置在真空腔室（13）内，所述电动发电机（6）的输出端与主轴（1）连接。

3.根据权利要求1所述的结合飞轮结构的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述主轴（1）上靠近两端的位置分别设置有径向磁悬浮轴承（4），所述主轴（1）上靠近飞轮转子（3）一侧的位置设置有推力盘（12），所述真空腔室（13）内位于飞轮转子（3）另一侧的位置设置有隔板，所述隔板上靠近主轴（1）的位置开设有通孔，所述主轴（1）穿过通孔，所述隔板上与推力盘（12）相对的位置设置有永磁体（7），所述永磁体（7）为环形。

4.根据权利要求1所述的结合飞轮结构的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述真空腔室（13）内壁靠近主轴（1）侧面的位置设置有径向定位器（5）。

5.根据权利要求1所述的结合飞轮结构的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述主轴（1）内部中空，所述主轴（1）内沿其长度方向设置有螺旋管（2），所述螺旋管（2）的两端分别穿过主轴（1）端部、真空腔室（13）内壁后位于真空腔室（13）外部，所述螺旋管（2）与真空腔室（13）内壁转动密封连接，所述螺旋管（2）的一端连接有冷水罐（17）的第一出口，所述螺旋管（2）的另一端连接有混热罐（19）的第一进口。

6.根据权利要求5所述的结合飞轮结构的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述压缩机（16）的进口连接有低压储气罐（15）的出口，所述压缩机（16）的出口连接有高压储气罐（14），所述高压储气罐（14）的出口连接有透平（18）的进口，所述透平（18）的出口与低压储气罐（15）的进口连接。

7.根据权利要求6所述的结合飞轮结构的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述压缩机（16）与高压储气罐（14）之间设置有第一换热器（20），所述第一换热器（20）的第一进口与压缩机（16）的出口连接，所述第一换热器（20）的第一出口与高压储气罐（14）的进口连接，所述第一换热器（20）的第二进口与冷水罐（17）的第二出口连接，所述第一换热器（20）的第二出口与混热罐（19）的第二进口连接，所述高压储气罐（14）与透平（18）之间设置有第二换热器（21），所述第二换热器（21）的第一进口与高压储气罐（14）的出口连接，所述第二换热器（21）的第一出口与透平（18）的进口连接，所述第二换热器（21）的第二进口与混热罐（19）的出口连接，所述第二换热器（21）与冷水罐（17）连通。

8.根据权利要求7所述的结合飞轮结构的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述透平（18）与低压储气罐（15）之间设置有第三换热器（22），所述第三换热器（22）的第一进口与透平（18）的出口连接，所述第三换热器（22）的第一出口与低压储气罐（15）的进口连接，所述第三换热器（22）第二进口与第二换热器（21）的第二出口连接，所述第三换热器（22）第二出口与冷水罐（17）的进口连接。

技术总结本发明属于储能技术领域，涉及一种结合飞轮结构的二氧化碳储能系统，包括压缩机、真空腔室、主轴、飞轮转子、电动发电组件。飞轮转子套设在主轴，电动发电组件设置在真空腔室内，电动发电组件用于在用电低谷时通过电能带动主轴转动，使得飞轮转子持续转动，将电能转化成机械能储存，并在电压不稳定时，通过飞轮转子带动主轴转动，使得机械能转化为电能，将电能输送给压缩机。本发明能够在用电低谷时通过电能带动主轴转动，使得飞轮转子持续转动，将电能转化成机械能储存，并在电压不稳定时，通过飞轮转子带动主轴转动，使得机械能转化为电能，将电能输送给压缩机，使得压缩机能够稳定运行，避免了压缩机的压缩功率下降，保证了储能的效率。技术研发人员：崔璐,郭西贤,李皓源,王澎,冯春洋,郭家彤,郭龙龙受保护的技术使用者：西安石油大学技术研发日：技术公布日：2024/12/23