一种恒压式压缩二氧化碳储能系统的制作方法

1.本实用新型涉及储能技术领域，特别涉及一种恒压式压缩二氧化碳储能系统。


背景技术：

2.目前，成熟的储能技术包括电化学储能和压缩空气储能等。但是，电化学储能寿命较短、功率较低，成本较高；压缩空气储能技术由于空气密度较低，导致能量密度较低，储罐体积较大。而二氧化碳无毒、无污染，物理性质稳定，临界点温度为31.1℃，临界压力位7.38mpa，临界参数低，容易实现超临界态，并且密度较大，所以以压缩二氧化碳为工质的储能系统可以有效解决储能能量密度较低的问题；同时，可以显著降低设备体积，使得系统更加紧凑。但是，现有的压缩二氧化碳储能系统设备较多，构型复杂，并且二氧化碳储罐中压力随着充电或放电过程发生变化，使得透平或压缩机偏离设计工况，系统效率降低。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种恒压式压缩二氧化碳储能系统，通过压缩密度较高的二氧化碳储能，可以有效提高系统能量密度和储能效率，同时，设备体积较小，可以增加系统紧凑程度，系统结构简单，可以降低系统控制难度。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种恒压式压缩二氧化碳储能系统，包括压缩机1、高压储罐2、高压稳压罐3、透平4、冷却器5、低压储罐6和低压稳压罐7，压缩机1出口与高压储罐2入口相连通，高压储罐2出口与高压稳压罐3入口相连通，高压稳压罐3出口与透平4入口相连通，透平4出口与冷却器5入口相连通，冷却器5出口与低压储罐6入口相连通，低压储罐6出口与低压稳压罐7入口相连通，低压稳压罐7出口与压缩机1入口相连通；
6.其中所述低压稳压罐7、压缩机1和高压储罐2构成充电系统，高压稳压罐3、透平4、冷却器5和低压储罐6构成放电系统，高压储罐2和高压稳压罐(3)构成高压稳压系统，低压储罐6和低压稳压罐7构成低压稳压系统。
7.所述高压储罐2采用活塞式，通过移动活塞位置来维持高压储罐2中的压力，所述高压稳压罐3通过缓冲作用防止透平4入口压力波动。
8.所述低压储罐6采用活塞式，通过移动活塞位置来维持低压储罐6中的压力，所述低压稳压罐7通过缓冲作用防止压缩机1入口压力波动。
9.所述压缩机1入口温度为32～34℃，压缩机1入口压力为8.0～8.5mpa。压缩机1吸入的二氧化碳来自低压储罐6，一方面，较低的压力可以降低低压储罐6的壁厚；另一方面，温度为32～34℃时，在较低压力下二氧化碳仍然有较高密度，同等质量下可以有效减小低压储罐6的体积，从而降低低压储罐6的成本及占地面积。
10.所述压缩机1出口压力为20～40mpa。压缩机1出口压力选择此范围可以使系统具有较高的储能效率。
11.一种恒压式压缩二氧化碳储能系统的运行方法，充电时，低压储罐6中的低压二氧
化碳先进入低压稳压罐7，再从低压稳压罐7进入压缩机1，压缩机1消耗多余电力，将低压二氧化碳压缩成高压二氧化碳，并储存在高压储罐2中；低压储罐6释放二氧化碳过程中，通过移动活塞位置调整储罐容积，以此维持罐中压力稳定，低压稳压罐7可以进一步减小压缩机1入口压力波动，高压储罐2存储二氧化碳过程中，同样通过移动活塞位置来维持罐中压力稳定；
12.放电时，高压储罐2中的高压二氧化碳先进入高压稳压罐3，再从高压稳压罐3进入透平4做功，并推动发电机发电，高压储罐2释放二氧化碳过程中，同样通过移动活塞位置来维持罐中压力稳定，高压稳压罐3用于进一步降低透平4入口压力波动，高压二氧化碳在透平4中膨胀后，压力降低，低压二氧化碳经冷却器5冷却到一定温度后，储存在低压储罐6中，低压储罐6存储二氧化碳过程中，同样通过移动活塞位置来维持罐中压力稳定。
13.所述高压指二氧化碳经压缩机1压缩后，压力升高到20～40mpa；低压指二氧化碳在透平4中膨胀做功后，压力降低到8.0～8.5mpa；一定温度指二氧化碳在冷却器5中被冷却到32～34℃。
14.本实用新型的有益效果：
15.本实用新型采用压缩二氧化碳作为储能介质，可以有效提高系统能量密度和储能效率；同时，设备体积较小，和压缩空气储能系统相比，压缩二氧化碳密度高，同功率下，压缩二氧化储能系统的换热器、储罐及涡轮体积都可以做的更小，可以增加系统紧凑程度；系统结构简单，可以降低系统控制难度。
附图说明
16.图1为本实用新型一种恒压式压缩二氧化碳储能系统示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
18.如图1所示，一种恒压式压缩二氧化碳储能系统，包括压缩机1、高压储罐2、高压稳压罐3、透平4、冷却器5、低压储罐6和低压稳压罐7；
19.所述的压缩机1出口与高压储罐2入口相连通，高压储罐2出口与高压稳压罐3入口相连通，高压稳压罐3出口与透平4入口相连通，透平4出口与冷却器5入口相连通，冷却器5出口与低压储罐6入口相连通，低压储罐6出口与低压稳压罐7入口相连通，低压稳压罐7出口与压缩机1入口相连通。
20.作为本实用新型的优选实施方式，所述低压稳压罐7、压缩机1和高压储罐2依次相连通构成充电系统。
21.作为本实用新型的优选实施方式，所述高压稳压罐3、透平4、冷却器5和低压储罐6依次相连通构成放电系统。
22.作为本实用新型的优选实施方式，所述高压储罐2和高压稳压罐3构成高压稳压系统，高压储罐2采用活塞式，通过移动活塞位置来维持高压储罐2中的压力，同时，利用高压稳压罐3的缓冲作用防止透平4入口压力波动。
23.作为本实用新型的优选实施方式，所述低压储罐6和低压稳压罐7构成低压稳压系统，低压储罐6采用活塞式，通过移动活塞位置来维持低压储罐6中的压力，同时，利用低压
稳压罐7的缓冲作用防止压缩机1入口压力波动。
24.作为本实用新型的优选实施方式，所述压缩机1入口温度为32～34℃，压缩机1入口压力为8.0～8.5mpa。
25.作为本实用新型的优选实施方式，所述压缩机1出口压力为20～40mpa。
26.如图1所示，一种恒压式压缩二氧化碳储能系统的运行方法，充电时，低压储罐6中的低压二氧化碳先进入低压稳压罐7，再从低压稳压罐7进入压缩机1，压缩机1消耗多余电力，将低压二氧化碳压缩成高压二氧化碳，并储存在高压储罐2中。低压储罐6释放二氧化碳过程中，通过移动活塞位置调整储罐容积，以此维持罐中压力稳定。低压稳压罐7可以进一步减小压缩机1入口压力波动。高压储罐2存储二氧化碳过程中，同样通过移动活塞位置来维持罐中压力稳定。
27.放电时，高压储罐2中的高压二氧化碳先进入高压稳压罐3，再从高压稳压罐3进入透平4做功，并推动发电机发电。高压储罐2释放二氧化碳过程中，同样通过移动活塞位置来维持罐中压力稳定。高压稳压罐3可以进一步降低透平4入口压力波动。高压二氧化碳在透平4中膨胀后，压力降低，低压二氧化碳经冷却器5冷却到一定温度后，储存在低压储罐6中。低压储罐6存储二氧化碳过程中，同样通过移动活塞位置来维持罐中压力稳定。
28.该方法介绍了恒压式压缩二氧化碳储能系统充电及放电的运行过程，采用该方法可以保证系统稳定安全运行。