一種壓縮空氣-二氧化碳混合儲能系統(tǒng)及其運行方法技術方案

本發(fā)明專利技術提供了一種壓縮空氣

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種壓縮空氣
?
二氧化碳混合儲能系統(tǒng)及其運行方法


[0001]本專利技術屬于壓縮氣體儲能
、
可再生能源
，具體而言，涉及一種壓縮空氣
?
二氧化碳混合儲能系統(tǒng)及其運行方法
。

技術介紹

[0002]在構建新型能源體系的背景下，為提升電力系統(tǒng)綜合調節(jié)能力，加快靈活調節(jié)電源建設，新型儲能初露鋒芒，裝機規(guī)模也在逐年增加
。
新型儲能中以電化學儲能和壓縮氣體儲能的技術最為成熟，但電化學儲能設施仍未形成公認的安全性解決方案，存在火災
、
爆炸等安全隱患
。
相比而言，壓縮氣體儲能作為一種以空氣或二氧化碳為儲能介質的物理儲能技術，對環(huán)境沒有任何的污染，具有儲能規(guī)模大
、
放電時間長
、
使用壽命長
、
冷熱電綜合利用面廣等特點，是一種具有推廣應用前景的大規(guī)模儲能技術
。
[0003]壓縮空氣儲能是指在用電低谷時利用剩余電力壓縮空氣，并將其儲存在地下鹽穴
、
地下硐室
、
地上儲罐等儲氣室內，在用電高峰期時釋放出來利用膨脹機做功帶動發(fā)電機發(fā)電
。
目前儲氣室運行方式分為變壓式和恒壓式兩大類，相對于變壓式儲氣室，恒壓式儲氣室可以顯著提高壓縮空氣儲能的效率，且儲氣室內的壓縮空氣可以得到充分利用，大幅度減少儲氣室規(guī)模及其投資
。
目前恒壓式儲氣室大都采用水補償?shù)姆绞絹砭S持壓縮空氣的恒壓，不但大幅度提高了系統(tǒng)投資，其應用范圍也受到極大限制
。
[0004]壓縮二氧化碳儲能是一種閉式循環(huán)系統(tǒng)，釋能膨脹后的低壓二氧化碳也要進行儲存
。
氣液兩態(tài)存儲式壓縮二氧化碳儲能是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ拇笠?guī)模儲能技術，具有效率高
、
投資低
、
地上存儲等優(yōu)點，壓縮后的二氧化碳被液化成液體存儲在高壓液體儲罐中，膨脹后的常壓二氧化碳氣體通常被存儲在恒壓柔性氣囊中
。
柔性氣囊內為常壓的二氧化碳氣體，因此其規(guī)模巨大，嚴重制約了壓縮二氧化碳儲能技術的推廣應用
。
[0005]因此，亟需一種高效
、
投資成本低
、
應用靈活的新型壓縮氣體儲能技術
。

技術實現(xiàn)思路

[0006]本專利技術的目的在于提供一種壓縮空氣
?
二氧化碳混合儲能系統(tǒng)及其運行方法，以解決上述存在的一個或多個技術問題
。
本專利技術提供的混合儲能系統(tǒng)，將壓縮空氣儲能和壓縮二氧化碳儲能巧妙結合，使壓縮空氣儲能具有恒壓式儲氣室，且大幅度減小了壓縮二氧化碳儲能系統(tǒng)的柔性氣囊規(guī)模，整個儲能系統(tǒng)具有效率高
、
應用靈活
、
投資成本低等優(yōu)點
。
[0007]為達到上述目的，本專利技術采用以下技術方案：
[0008]本專利技術的一種壓縮空氣
?
二氧化碳混合儲能系統(tǒng)，包括：空氣壓縮單元
、
儲氣單元
、
空氣膨脹單元
、
二氧化碳壓縮單元
、
儲液單元
、
二氧化碳膨脹單元；
[0009]所述空氣壓縮單元用于將外來的環(huán)境空氣壓縮至高壓狀態(tài)；
[0010]所述空氣膨脹單元用于使所述儲氣單元釋放的高壓空氣膨脹做功；
[0011]所述儲氣單元用于儲存所述空氣壓縮單元出口的高壓空氣和所述二氧化碳膨脹單元出口的二氧化碳氣體；
[0012]所述二氧化碳壓縮單元用于將所述儲氣單元排出的二氧化碳加壓并冷凝為液態(tài)；
[0013]所述二氧化碳膨脹單元用于將所述儲液單元釋放的液態(tài)二氧化碳加熱膨脹對外做功；
[0014]所述儲液單元用于儲存液態(tài)二氧化碳；
[0015]所述空氣壓縮單元經(jīng)過儲氣單元連接至空氣膨脹單元，所述空氣壓縮單元進口連接至外界大氣，所述空氣膨脹單元出口連接至外界大氣；
[0016]所述儲氣單元經(jīng)過二氧化碳壓縮單元連接至儲液單元，所述儲液單元出口經(jīng)過二氧化碳膨脹單元連接至儲氣單元
。
[0017]本專利技術的進一步改進在于，所述空氣壓縮單元包括：依次交替連接的多個空氣壓縮機和多個蓄能換熱器，在最前的所述空氣壓縮機與外界大氣相連接，位于最后的所述蓄能換熱器與所述儲氣單元相連接；
[0018]所述儲氣單元包括：空氣儲氣室和柔性氣囊，所述柔性氣囊置于所述空氣儲氣室中，所述柔性氣囊外部環(huán)繞壓縮空氣，所述柔性氣囊內部充滿二氧化碳氣體；
[0019]所述空氣膨脹單元包括：依次交替連接的多個空氣膨脹機和多個釋能換熱器，在最前的所述釋能換熱器與所述儲液單元相連接，位于最后的所述空氣膨脹機與所述外界大氣相連接；
[0020]所述二氧化碳壓縮單元包括：二氧化碳壓縮機，所述二氧化碳壓縮機經(jīng)過第四蓄能換熱器
、
第五蓄能換熱器
、
第一二氧化碳膨脹機連接至所述儲液單元；
[0021]所述二氧化碳膨脹單元包括：二氧化碳泵，所述二氧化碳泵進口與所述儲液單元出口相連接，所述二氧化碳泵出口經(jīng)過第四釋能換熱器
、
第五釋能換熱器
、
第二二氧化碳膨脹機連接至所述儲氣單元
。
[0022]所述儲液單元包括：二氧化碳液罐，所述二氧化碳液罐外部包圍絕熱保溫層
。
[0023]本專利技術的進一步改進在于，所述柔性氣囊最大可充滿整個所述空氣儲氣室，所述柔性氣囊中二氧化碳氣體壓力和所述空氣儲氣室內壓縮空氣壓力近似相等
。
[0024]本專利技術的進一步改進在于，所述一種壓縮空氣
?
二氧化碳混合儲能系統(tǒng)還包括蓄熱單元，所述蓄熱單元包括：第一水罐
、
第二水罐
、
第三水罐
、
第四水罐；
[0025]所述第一水罐出口分別經(jīng)所述空氣壓縮單元中的每個所述蓄能換熱器低溫側通道連接至所述第二水罐進口；所述第一水罐出口處設置有第一水泵；
[0026]所述第二水罐出口分別經(jīng)所述空氣膨脹單元中的每個所述釋能換熱器高溫側通道連接至所述第一水罐進口；所述第二水罐出口處設置有第二水泵；
[0027]所述第三水罐出口經(jīng)所述第五蓄能換熱器和所述第四蓄能換熱器的低溫側通道連接至所述第四水罐進口；所述第三水罐出口處設置有第三水泵；
[0028]所述第四水罐出口經(jīng)所述第五釋能換熱器和所述第四蓄能換熱器的高溫側通道連接至所述第三水罐進口；所述第四水罐出口處設置有第四水泵
。
[0029]本專利技術的進一步改進在于，所述蓄熱單元還包括：第五水罐；
[0030]所述第五水罐的進口所述第五蓄能換熱器低溫側出口相連接，出口與所述第四釋能換熱器高溫側進口相連接；所述第五水罐出口處設置有第五水泵
。
[0031]本專利技術的進一步改進在于，所述空氣壓縮單元中本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種壓縮空氣
?
二氧化碳混合儲能系統(tǒng)，包括：空氣壓縮單元
、
儲氣單元
、
空氣膨脹單元
、
二氧化碳壓縮單元
、
儲液單元
、
二氧化碳膨脹單元；所述空氣壓縮單元用于將外來的環(huán)境空氣壓縮至高壓狀態(tài)；所述空氣膨脹單元用于使所述儲氣單元釋放的高壓空氣膨脹做功；所述儲氣單元用于儲存所述空氣壓縮單元出口的高壓空氣和所述二氧化碳膨脹單元出口的二氧化碳氣體；所述二氧化碳壓縮單元用于將所述儲氣單元排出的二氧化碳加壓并冷凝為液態(tài)；所述二氧化碳膨脹單元用于將所述儲液單元釋放的液態(tài)二氧化碳加熱膨脹對外做功；所述儲液單元用于儲存液態(tài)二氧化碳；所述空氣壓縮單元經(jīng)過儲氣單元連接至空氣膨脹單元，所述空氣壓縮單元進口連接至外界大氣，所述空氣膨脹單元出口連接至外界大氣；所述儲氣單元經(jīng)過二氧化碳壓縮單元連接至儲液單元，所述儲液單元出口經(jīng)過二氧化碳膨脹單元連接至儲氣單元
。2.
根據(jù)權利要求1所述的一種壓縮空氣
?
二氧化碳混合儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣壓縮單元包括依次交替連接的多個空氣壓縮機和多個蓄能換熱器，在最前的所述空氣壓縮機與外界大氣相連接，位于最后的所述蓄能換熱器與所述儲氣單元相連接；所述儲氣單元包括空氣儲氣室
(7)
和柔性氣囊
(8)
，所述柔性氣囊
(8)
置于所述空氣儲氣室
(7)
中，所述柔性氣囊
(8)
外部環(huán)繞壓縮空氣，所述柔性氣囊
(8)
內部充滿二氧化碳氣體；所述空氣膨脹單元包括依次交替連接的多個空氣膨脹機和多個釋能換熱器，在最前的所述釋能換熱器與所述儲液單元相連接，位于最后的所述空氣膨脹機與所述外界大氣相連接；所述二氧化碳壓縮單元包括二氧化碳壓縮機
(15)
，所述二氧化碳壓縮機
(15)
經(jīng)過第四蓄能換熱器
(16)、
第五蓄能換熱器
(17)、
第一二氧化碳膨脹機
(18)
連接至所述儲液單元；所述二氧化碳膨脹單元包括二氧化碳泵
(20)
，所述二氧化碳泵
(20)
進口與所述儲液單元出口相連接，所述二氧化碳泵
(20)
出口經(jīng)過第四釋能換熱器
(21)、
第五釋能換熱器
(22)、
第二二氧化碳膨脹機
(23)
連接至所述儲氣單元
。
所述儲液單元包括二氧化碳液罐
(19)
，所述二氧化碳液罐
(19)
外部包圍絕熱保溫層
。3.
根據(jù)權利要求2所述的一種壓縮空氣
?
二氧化碳混合儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述柔性氣囊
(8)
最大可充滿整個所述空氣儲氣室
(7)
，所述柔性氣囊
(8)
中二氧化碳氣體壓力和所述空氣儲氣室
(7)
內壓縮空氣壓力近似相等
。4.
根據(jù)權利要求2所述的一種壓縮空氣
?
二氧化碳混合儲能系統(tǒng)，其特征在于，還包括蓄熱單元，所述蓄熱單元包括第一水罐
(24)、
第二水罐
(26)、
第三水罐
(28)、
第四水罐
(30)
；所述第一水罐
(24)
出口分別經(jīng)所述空氣壓縮單元中的每個所述蓄能換熱器低溫側通道連接至所述第二水罐<...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉展，張遙，尹素真，
申請(專利權)人：青島科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：