[发明专利]基于二氧化碳储能并利用环境余热的热电联产系统及方法

说明书

本发明属于储能技术领域，具体涉及一种基于二氧化碳储能并利用环境余热的热电联产系统及方法，本系统包括：相变储罐，可储存液态二氧化碳，并通过与环境换热使二氧化碳在相应工作阶段发生气‑液相变和液‑气相变；多级压缩模块，与相变储罐相连，通过向电网取电将相变储罐输出的低温低压带湿饱和二氧化碳气体进行多级压缩并输入高温储罐中；高温储罐，用于储存经多级压缩模块压缩后获得的高温高压二氧化碳气体；以及透平发电装置，利用高温储罐输出的高温高压二氧化碳做功向电网发电，并将做功后的低参数乏气送入相变储罐。本发明可对外供热供电，且可结合CCS技术对二氧化碳进行储存和再利用，在减少二氧化碳排放的同时，又能高效储存电能。

技术领域

本发明涉及一种与电网连接的储能及能源生产系统，尤其涉及一种基于二 氧化碳储能并利用环境余热的热电联产系统。

背景技术

目前，风电、光电等可再生能源在未来将更大规模地发展。然而，风电、 光电等可再生能源发电具有波动性，新能源发电规模大幅度发展会导致弃风、 弃光现象愈加严重，造成了能源浪费，给电网调峰带来了困难，需要储电技术 来存储新能源过饱和发电，实现电网削峰填谷，减少弃风、弃光造成的能源浪 费。

另外，为了减少碳排放，目前相关研究中最直接的技术是碳捕获与封存 (carboncapture and storage,CCS)技术，是指将二氧化碳从工业或相关排 放源中分离出来，输送到封存地点，并长期与大气隔绝的过程，但是该技术捕 获与封存的二氧化碳并不能有效利用。

如果能发明一种实现削峰填谷、消纳光伏风电等新能源发电、缓解电厂发 电调峰深度和频率的新型储能系统，将极大地减少浪费，推动新能源发电大规 模发展，且如果该系统可以充分利用二氧化碳的热力学特性，基于二氧化碳作 为工质，就可以结合CCS技术，对二氧化碳进行储存和再利用，能带来良好的 经济效益和社会效益。

发明内容

本发明提供了一种基于二氧化碳储能并利用环境余热的热电联产系统及方 法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热电联产系统，包括：

相变储罐，可储存液态二氧化碳，并通过与环境换热使二氧化碳在相应工 作阶段发生气-液相变和液-气相变；

多级压缩模块；与相变储罐相连，通过向电网取电将相变储罐输出的低温 低压带湿饱和二氧化碳气体进行多级压缩并输入高温储罐中；

高温储罐，用于储存经多级压缩模块压缩后获得的高温高压二氧化碳气体， 并兼具换热功能，可将高温高压二氧化碳气体的热量交换给供热循环水以实现 对外供热；

循环水泵，设置于高温储罐与热用户的联通水工质管道上，为供热循环水 提供动力；以及

透平发电装置，利用高温储罐输出的高温高压二氧化碳做功向电网发电， 并将做功后的低参数乏气送入相变储罐。

又一方面，本发明还提供了一种热电联产工作方法，包括：

将二氧化碳作为工质进行耗电储能，即将低温低压带湿饱和二氧化碳气体 通过电能转换为高温高压二氧化碳气体；

将水作为工质与高温高压二氧化碳气体换热进行对热用户供热；

利用高温高压二氧化碳气体的热量做功产生电能，并形成低参数乏气；

将低参数乏气通过与环境换热生成低参数二氧化碳液体；

将二氧化碳液体通过与环境换热生成低温低压带湿饱和二氧化碳气体。