[发明专利]一种基于LNG冷量利用的跨临界二氧化碳储能系统及方法

说明书

本发明一种基于LNG冷量利用的跨临界二氧化碳储能系统及方法，所述系统包括二氧化碳循环回路；所述的二氧化碳循环回路包括液态二氧化碳储气罐、第一换热器、第二换热器、压缩机组、超临界二氧化碳储罐和膨胀机组；液态二氧化碳储罐的出口经第一换热器蒸发侧和压缩机组连接超临界二氧化碳储罐入口；超临界二氧化碳储罐的出口依次经膨胀机组、第一换热器冷凝侧和第二换热器的冷凝侧连接液态二氧化碳储气罐的入口；第二换热器的蒸发侧入口连接LNG储罐，出口连接用户端形成LNG利用回路；通过LNG作为冷源进一步对第一换热器冷凝侧流出的液态二氧化碳进行冷凝；压缩机组连接低谷电驱动的电动机进行储能；膨胀机组经发电机与用户连接进行释能。

技术领域

本发明属于储能和能量利用技术领域，具体涉及一种基于LNG冷量利 用的跨临界二氧化碳储能系统及方法。

背景技术

随着传统化石能源的日益枯竭和环境问题的日益显著，可再生能源的利 用受到了越来越多的重视。风能、太阳能等可再生能源所固有的随机性和波 动性给可再生能源的开发带来了巨大的挑战，因此我们需要发展储能技术来 有效解决这些问题。

目前世界上能够成熟应用的大规模储能技术只有抽水蓄能和压缩空气储 能两种，抽水蓄能受到地理位置的限制，需要特定的地质条件和长期的足够 水源，而压缩空气储能依赖汽轮机技术、化石燃料的补充燃烧以及合适储存 的洞穴。近年来提出了一个跨临界二氧化碳储能系统，该系统具有压缩空气 储能的特点且无需燃烧室，我们基于此展开研究。

现有技术中，跨临界二氧化碳储能技术还存在着如下一些问题，其发电 效率和储能密度还不高，跨临界二氧化碳储能技术中液态二氧化碳储罐中存 在液化不充分的问题，大量富余的LNG作为优质冷源无法得到合理利用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于LNG冷量利用的跨 临界二氧化碳储能系统及方法，节能环保，设计合理，对能量充分利用，能 够降低存储系统的规模，增加系统的灵活性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于LNG冷量利用的跨临界二氧化碳储能系统，包括二氧化碳循 环回路；

所述的二氧化碳循环回路包括液态二氧化碳储气罐、第一换热器、第二 换热器、压缩机组、超临界二氧化碳储罐和膨胀机组；

所述液态二氧化碳储罐的出口经第一换热器蒸发侧和压缩机组连接超临 界二氧化碳储罐入口；

所述超临界二氧化碳储罐的出口依次经膨胀机组、第一换热器冷凝侧和 第二换热器的冷凝侧连接液态二氧化碳储气罐的入口；

所述第二换热器的蒸发侧入口连接LNG储罐，出口连接用户端形成 LNG利用回路；通过LNG作为冷源进一步对第一换热器冷凝侧流出的液态 二氧化碳进行冷凝；

所述的压缩机组连接低谷电驱动的电动机进行储能；

所述的膨胀机组经发电机与用户连接进行释能。

优选的，压缩机组采用多级压缩方式进行低谷电储能，膨胀机组采用多 级膨胀方式，驱动发电机进行发电。

优选的，还包括热源与冷源循环回路；所述的热源与冷源循环回路包括 热源储罐、换热器组和冷源储罐；所述的换热器组包括设置在压缩机之间的 压缩侧换热器和设置在膨胀机之间的膨胀侧换热器；

压缩侧换热器设置在对应压缩机的工质出口，初级压缩机的工质入口连 接第一换热器蒸发侧出口，压缩机级间的压缩侧换热器蒸发侧连接前一级压 缩机的出口与下一级压缩机的进口，末级压缩机出口连接至超临界二氧化碳 储罐入口进行能量存储；每一压缩侧换热器的冷凝侧出口均与热源储罐进口 相连接，冷凝侧入口均与冷源储罐出口相连接；