[发明专利]一种双地下储气室带储热循环的压缩二氧化碳储能系统

说明书

本发明公开了一种新型压缩二氧化碳储能系统，该系统以二氧化碳为工作介质，包括压缩机（组）、膨胀透平（机组）、地下储气室、换热器等主要设备。为避免二氧化碳排放到大气中，该系统采用两个地下咸水层充当储气室，高压储气室存储压缩机释放的超临界二氧化碳，低压储气室存储膨胀透平释放的二氧化碳，从而形成一个封闭的储能系统；利用地热能加热高压储气室内的工质，同时收集压缩过程产生的压缩热和低压储气室出口工质的热量，经热泵加热后为释能过程二，三级透平再热提供能量。综上，该系统采用地下咸水层充当地下储气室来存储二氧化碳，在运行过程中不产生污染物，达到经济，环保和节能的效益。所述的压缩二氧化碳储能系统如图1所示。

技术领域

本发明属于压缩二氧化碳储能系统领域，特别涉及一种地下不同深度处的咸水层分别充当高、低压储气室的压缩二氧化碳储能系统；同时涉及一种带有热泵子系统的储热系统，实现储能系统的热量梯级利用、回收利用。

背景技术

目前，压缩空气储能技术诞生于20世纪70年代，是一种发展较为成熟，可行的大规模储能技术。其工作过程为：在用电低谷时，压缩机利用多余的电能压缩大气环境中的空气，将电能转化为空气的内能并存储在储气室中，在用电高峰时，储气室内的高压空气被释放出来，经过加热后进入膨胀透平做功，通过发电机转化为电能。

压缩空气储能系统已经受到国内外科研机构及人员的高度关注，但是到目前为止仍然没有大规模的商业应用，世界上现只有德国Huntorf储能电站和美国McIntosh储能电站进入商业运行模式阶段，压缩空气储能技术具有投资成本低，容量大等的优点，但由于系统运行本身存在运行效率低，储能密度低，排放二氧化碳温室气体等缺点，因此限制了压缩空气储能技术的进一步发展。

本发明以解决现有压缩空气储能技术中储能密度低，储能效率低的问题为出发点，提出一种结合压缩空气储能技术和二氧化碳物性优点的带有储热系统的双地下储气室的压缩二氧化碳储能系统。

二氧化碳地质封存是指将二氧化碳压缩注入地下流体或含流体的多孔岩石构造中，诸如天然气，石油，深部咸水层等。研究表明，我国地下咸水层分布面积广，封存空间大，是最有潜力的二氧化碳封存场所，因此，利用地下储气室作为压缩二氧化碳储能系统的储气室具有较强的可行性。

地热梯度亦称为“地温梯度”，其定义为沿地下等温面的法线向地心的方向上，单位距离内温度所增加的数值，地热梯度值通常为30℃/km。当二氧化碳存储地下2-3km时，其可以利用地热能加热高压二氧化碳，从而省去原有压缩二氧化碳储能系统中的蓄热器。

为保证储能系统中的二氧化碳不排放到大气环境中，本发明使用两个地下储气室，一个高压储气室存储压缩机释放的超临界二氧化碳，一个低压储气室存放膨胀透平释放的二氧化碳，从而使压缩二氧化碳储能系统形成一个封闭的储能系统，不向环境释放温室气体，达到环保的目的。

发明内容

本发明的目的是公开一种双地下储气室的带储热系统的压缩二氧化碳储能系统，采用二氧化碳代替空气作为做功工质，解决储能密度低，储能效率低的问题，同时采用地下不同深度的咸水层作为二氧化碳储气室，利用地热能来加热高压二氧化碳，省去储能系统的蓄热器，并且该系统做功工质二氧化碳循环利用，同时换热介质在储能过程和释能过程中循环使用，因此该系统可解决储能系统储能密度低，储能效率低的问题，同时达到经济，环保，高效的目的。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是:一种双地下储气室的带蓄热系统的压缩二氧化碳储能系统，包括二氧化碳储能单元、二氧化碳释能单元、储能系统储热单元和双地下储气室，其特征在于：

--所述二氧化碳储能单元包括通过管路依次连接的地下低压储气室、级间冷却器、节流阀、压缩机（组），高压储气室、预冷冷却器，其中：压缩机（组）出口与高压储气室进口相连；

--所述二氧化碳释能单元包括通过管路依次连接的高压储气室、节流阀、再热器、膨胀透平（机组）；