[发明专利]一种以二氧化碳为工质的压缩气体储能系统

摘要

本发明公开了一种以二氧化碳为工质的压缩气体储能系统，该系统利用二氧化碳的超临界特性和二氧化碳在临界点附近的状态变化特性，不需要借助外界环境（如地下、海底空腔）条件即可实现储能系统在定压储能、定压释能、定容储能和定容释能之间的切换，实现不同方式的电力存储和释放。该系统利用二氧化碳由气态转化为超临界或液态的特性完成二氧化碳的存储，相比气体存储有效降低了系统复杂程度和设计难度，减少了储能系统成本；同时利用双存储器的方式，不借助外界环境（如地下、海底空腔）可灵活完成系统在储能/释能方式之间的切换，通过控制二氧化碳的存储/释放方式改变系统的储能和释能特性，增强了系统的灵活性。该系统可与太阳能、风能等可再生能源联合使用，无其他污染物的产生，有良好的环保特性。

主权项

一种以二氧化碳为工质的压缩气体储能系统，包括：二氧化碳供应单元、二氧化碳压缩储能单元、二氧化碳膨胀释能单元、载热介质循环回路，其特征在于：所述二氧化碳供应单元包括常压二氧化碳存储器(1)；所述二氧化碳压缩储能单元包括低压级二氧化碳压缩机(6)、高压级二氧化碳压缩机(7)、液态二氧化碳存储段泵(16)、超临界二氧化碳存储段泵(17)、液态二氧化碳存储器(21)及超临界二氧化碳存储器(24)，其中，‑‑所述低压级二氧化碳压缩机(6)的进气口通过管路与所述常压二氧化碳存储器(1)的出气口连通，所述低压级二氧化碳压缩机(6)产生的高压气体穿过低压级冷却器(10)的热流体侧后，经气体管路通入所述高压级二氧化碳压缩机(7)的进气口；‑‑所述高压级二氧化碳压缩机(7)产生的高压气体穿过高压级冷却器(11)的热流体侧后，一部分经带有液态二氧化碳存储段开关阀(12)的气体管路通入所述液态二氧化碳存储段泵(16)，所述液态二氧化碳存储段泵(16)产生的高压气体穿过液态二氧化碳存储段冷却器(20)的热流体侧后进入所述液态二氧化碳存储器(21)，另一部分经带有超临界二氧化碳存储段开关阀(13)的气体管路通入所述超临界二氧化碳存储段泵(17)，所述超临界二氧化碳存储段泵(17)产生的高压气体通入所述超临界二氧化碳存储器(24)上容腔；‑‑所述液态二氧化碳存储器(21)存储的液态二氧化碳，经设有液态二氧化碳供应段开关阀(22)的供液管路通入所述超临界二氧化碳存储器(24)下容腔，所述超临界二氧化碳存储器(24)下容腔存储的液态二氧化碳，经设有液态二氧化碳回流段开关阀(23)的供液管路通入所述液态二氧化碳存储器(21)；所述二氧化碳膨胀释能单元包括高压级二氧化碳膨胀机(37)及低压级二氧化碳膨胀机(38)，其中，‑‑所述超临界二氧化碳存储器(24)存储的高压气体，经设有超临界二氧化碳释能段开关阀(33)的气体管路依次通入预热用换热器(34)和高压级换热器(35)的冷流体侧后通入所述高压级二氧化碳膨胀机(37)；‑‑所述高压级二氧化碳膨胀机(37)膨胀后的气体，经气体管路通入低压级换热器(36)的冷流体侧后通入所述低压级二氧化碳膨胀机(38)；‑‑所述低压级二氧化碳膨胀机(38)膨胀后的气体流入常压二氧化碳存储器(1)；所述载热介质循环回路包括载热介质供应器(25)、高压级储热器(26)、低压级储热器(27)及预热用储热器(28)，所述载热介质供应器(25)中的载热介质经管路分别通入低压级冷却器(10)、高压级冷却器(11)、液态二氧化碳存储段冷却器(20)的冷流体侧后进入所述低压级储热器(27)、高压级储热器(26)、预热用储热器(28)，所述低压级储热器(27)、高压级储热器(26)、预热用储热器(28)中的载热介质经管路分别通入低压级换热器(36)、高压级换热器(35)、预热用换热器(34)的热流体侧后进入所述载热介质供应器(25)。