[发明专利]一种恒压膨胀/压缩的超临界二氧化碳储能系统及方法

说明书

本发明公开了一种恒压膨胀/压缩的超临界二氧化碳储能系统及方法，包括：二氧化碳压缩模块，用于通过超临界二氧化碳压缩支路将超临界二氧化碳进行压缩；二氧化碳膨胀模块，用于通过超临界二氧化碳膨胀支路将超临界二氧化碳进行膨胀；二氧化碳稳压储气库，用于对压缩的超临界二氧化碳和膨胀的超临界二氧化碳进行储存；回热模块，用于通过热循环回路对超临界二氧化碳进行预热或预冷以及多级膨胀的再热或多级压缩的再冷。本发明能够保证储能系统的入口压力恒定，提升运行性能和系统效率。

技术领域

本发明属于超临界二氧化碳储能技术领域，特别是涉及一种恒压膨胀/压缩的超临界二氧化碳储能系统及方法。

背景技术

储能的本质是为了解决供电生产的连续性和用电需求的间断性之间的矛盾，实现电力在发电侧、电网侧以及用户侧的稳定运行。储能通过对于电能在时间维度上的调度进行削峰填谷/峰谷套利，可平滑需求+为终端用户节省用电成本。压缩超临界二氧化碳储能系统是一种新型大规模储能技术，工作原理与抽水蓄能相类似，当电力系统的用电处于低谷时，消耗电能驱动超临界二氧化碳压缩机，把能量以压缩超临界二氧化碳的形式储存在高压储气库中，这是储能过程；当电力系统用电负荷达到高峰时，储气装置将存储的超临界二氧化碳释放出来，在透平膨胀机中膨胀做功并带动发电机发电；压缩超临界二氧化碳储能系统能够完成电能—超临界二氧化碳势能—电能的转化，这是释能过程。用于压缩超临界二氧化碳储能系统的储气库装置一般为几万方到百万方不等，选择具有储气条件的地层，且储层边界有边水，地层有底水，而且有很好的盖层用于封住存于储层中的超临界二氧化碳。一般来说压力容器放气过程中，由于气量的减少，压力容器内部的气压随放气过程将连续降低。如果是普通高压固定容器释放超临界二氧化碳直接给膨胀机供应动力源，则将导致超临界二氧化碳膨胀机入口始终处于滑压状态，难以保证压力平稳，从而使设备运转偏离设计工况，导致性能下降，最终将影响系统效率。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中压缩超临界二氧化碳储能系统中储气装置滑压运行的缺陷，从而提供一种恒压膨胀的压缩超临界二氧化碳储能系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种恒压膨胀/压缩的超临界二氧化碳储能系统，包括：

二氧化碳压缩模块，用于通过超临界二氧化碳压缩支路将超临界二氧化碳进行压缩；

二氧化碳膨胀模块，用于通过超临界二氧化碳膨胀支路将超临界二氧化碳进行膨胀；

二氧化碳稳压储气库，用于对压缩的超临界二氧化碳和膨胀的超临界二氧化碳进行储存；

回热模块，用于通过热循环回路对超临界二氧化碳进行预热或预冷以及多级膨胀的再热或多级压缩的再冷。

优选地，所述超临界二氧化碳压缩支路包括依次连接的低压储气库、超临界二氧化碳压缩机、蓄热换热器、高压储气库；

所述超临界二氧化碳膨胀支路包括依次连接的高压储气库、回热换热器、透平膨胀机、低压储气库；

所述二氧化碳稳压储气库包括低压储气库、高压储气库；

所述热循环回路包括依次连接的蓄热换热器、蓄热罐、回热换热器、蓄冷罐。

优选地，所述超临界二氧化碳压缩支路中的超临界二氧化碳压缩机、蓄热换热器并联连接或串联连接；

所述超临界二氧化碳膨胀支路中的回热换热器、透平膨胀机并联连接或串联连接。

优选地，所述热循环回路还填充有热载体，所述热载体包括低温热载体、高温热载体，所述热载体为液态工质或可流动性颗粒蓄热工质。

优选地，所述热循环回路包括高温测流道、低温测流道；