一种闭式循环储能系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种闭式循环储能系统及方法，降温蓄冷液化系统与压缩机连接，压缩机与冷却器连通；冷却器与低温膨胀液化系统入口连接，低温膨胀液化系统出口与液态离心泵连接，液态离心泵与循环水加热器连接，循环水加热器与加热器连接，加热器与膨胀机连接，膨胀机与冷凝器连接，冷凝器的与降温蓄冷液化系统连接；蓄热罐与冷却器连接，蓄热罐与加热器连接，加热器与蓄冷罐连接，蓄冷罐与冷却器连接；循环泵与冷热蓄热水罐连接，循环泵与冷凝器连接，冷凝器与循环水加热器连接，循环水加热器与冷热蓄热水罐连接。本发明专利技术能够满足电源侧储能及深度调峰的要求，且具有安全性、经济性较高的特点。高的特点。高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种闭式循环储能系统及方法


[0001]本专利技术属于物理储能领域，涉及一种闭式循环储能系统及方法。

技术介绍

[0002]随着新能源在电力系统中的占比越来越大，诸如“新能源出力大幅波动、功率平衡和运行控制难度极大、新能源发电量大时消纳困难、挤占常规电源空间、消纳与安全矛盾突出”等问题会对电力系统带来巨大挑战。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种闭式循环储能系统及方法，该系统及方法能够满足电源侧储能及深度调峰的要求，且具有安全性、经济性较高的特点。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种闭式循环储能系统，包括压缩机、冷却器、低温膨胀液化系统、液态离心泵、循环水加热器、加热器、膨胀机、冷凝器、冷热蓄热水罐、循环泵、蓄热罐、蓄冷罐和降温蓄冷液化系统，降温蓄冷液化系统的二氧化碳气体出口与压缩机入口连接，压缩机的出口与冷却器吸热侧入口连通；低温膨胀液化系统能够将二氧化碳气体转变为液态二氧化碳，冷却器吸热侧出口与低温膨胀液化系统的二氧化碳气体入口连接，低温膨胀液化系统的二氧化碳液体出口与液态离心泵入口连接，液态离心泵出口与循环水加热器的冷进口连接，循环水加热器的冷出口与加热器的冷入口连接，加热器的冷出口与膨胀机的入口连接，膨胀机的出口与冷凝器的热进口连接，冷凝器的热出口与降温蓄冷液化系统的二氧化碳入口连接；
[0006]蓄热罐的入口与冷却器的冷出口连接，蓄热罐的出口与加热器的热进口连接，加热器的热出口与蓄冷罐入口连接，蓄冷罐的出口与冷却器的冷入口连接；
[0007]循环泵的入口与冷热蓄热水罐的出口连接，循环泵的出口与冷凝器的冷入口连接，冷凝器的冷出口与循环水加热器热进口连接，循环水加热器的热出口与冷热蓄热水罐的入口连接。
[0008]优选的，所述压缩机包括一级压缩机和二级压缩机，冷却器包括一级级间冷却器和二级级间冷却器，一级压缩机出口连通一级级间冷却器吸热侧入口，一级级间冷却器放吸侧出口连通二级压缩机的入口，二级压缩机的出口连通二级级间冷却器吸热侧入口，二级级间冷却器吸热侧出口连通低温膨胀液化系统的入口；
[0009]蓄热罐的入口与一级级间冷却器以及二级级间冷却器的冷出口均连通，蓄热罐的出口与加热器的热进口连接，加热器的热出口与蓄冷罐入口连接，蓄冷罐的出口与一级级间冷却器以及二级级间冷却器的冷入口均连通。
[0010]优选的，膨胀机包括一级膨胀机和二级膨胀机，加热器包括一级加热器和二级加热器，循环水加热器的冷出口与一级加热器的冷入口连接，一级加热器的冷出口与一级膨胀机的入口连接，一级膨胀机的出口与二级加热器的冷入口连接，二级加热器的冷出口与
二级膨胀机的入口连接，二级膨胀机的出口与冷凝器的热进口连接；蓄热罐的出口与一级加热器以及二级加热器的热进口均连通，一级加热器以及二级加热器的热出口与蓄冷罐入口连通。
[0011]优选的，低温膨胀液化系统包括低温膨胀机、第一节流阀和第一液态储罐；冷却器吸热侧出口与低温膨胀机的入口连接，低温膨胀机出口连接至第一液态储罐，低温膨胀机与第一液态储罐连接的管路上设置第一节流阀，第一液态储罐的出口与液态离心泵入口连接。
[0012]优选的，降温蓄冷液化系统包括深度蓄冷器及第二液态储罐，冷凝器的热出口与深度蓄冷器吸热侧入口连接，深度蓄冷器吸热侧出口连通第二液态储罐的入口，第二液态储罐的出口与深度蓄冷器放热侧入口连接且连接管路上设有第二节流阀，深度蓄冷器放热侧出口与膨胀机入口连接。
[0013]本专利技术还提供了一种闭式循环储能方法，该方法采用本专利技术如上所述的闭式循环储能系统进行，包括如下过程：
[0014]当电源侧需要储能时，降温蓄冷液化系统向压缩机提供气态CO2，压缩机将该气态CO2进行压缩升温，压缩升温后的压缩热通过冷却器换热并存储于蓄热罐中，经过冷却器换热后的气态CO2经低温膨胀液化系统变为液态CO2并进行储存；压缩升温后的压缩热通过冷却器换热时，蓄冷罐出口的冷工质进入冷却器的放热侧吸热之后再进入蓄热罐中进行蓄热；
[0015]当电源侧需要发电供电时，则压缩机停止工作，液态离心泵将低温膨胀液化系统储存的液态CO2输送给循环水加热器，进入循环水加热器中的液态CO2换热升温后变为气态CO2，之后气态CO2再经加热器进行加热升温、送至膨胀机做功发电，膨胀机出口的气态CO2经冷凝器的吸热侧后进入降温蓄冷液化系统进行降温、液化存储；蓄热罐向冷却器的放热侧输送热工质，以对气态CO2进行加热，冷却器中放热后的热工质经冷却器放热侧出口进入蓄冷罐；循环泵将冷热蓄热水罐中的水泵入冷凝器的放热侧进行吸热，水被加热后进入循环水加热器的吸热侧，以对循环水加热器放热侧的液态CO2加热变为气态CO2，之后循环水加热器吸热侧的水再进入冷热蓄热水罐。
[0016]优选的，降温蓄冷液化系统向压缩机提供得气态CO2的压强为0.6～0.8MPa、温度为 10～20℃，压缩机出口的气态CO2压强为14～15MPa、温度为150～160℃，冷却器吸热侧出口的气态CO2压强为14～15MPa、温度为50～60℃，低温膨胀液化系统储存的液态CO2压强为0.55～0.6MPa、温度为
‑
53～
‑
55℃，液态离心泵出口的液态CO2压强为14
‑
15MPa、温度为
ꢀ‑
40～
‑
50℃，循环水加热器放热侧出口的气态CO2压强为14～15MPa、温度为10～15℃，冷却器放热侧出口的气态CO2压强为14～15MPa、温度为140～155℃，膨胀机出口的气态CO2压强为 1～1.2MPa、温度为65～75℃，冷凝器放热侧出口的气态CO2压强为1～1.2MPa MPa、温度为 20～25℃，冷凝器放热侧出口的水温为20
‑
65℃，循环水加热器吸热侧出口的水温为15～20℃。
[0017]优选的：所述压缩机包括一级压缩机和二级压缩机，冷却器包括一级级间冷却器和二级级间冷却器，一级压缩机出口连通一级级间冷却器吸热侧入口，一级级间冷却器吸热侧出口连通二级压缩机的入口，二级压缩机的出口连通二级级间冷却器吸热侧入口，二级级间冷却器吸热侧出口连通低温膨胀液化系统的入口；蓄热罐的入口与一级级间冷却器
以及二级级间冷却器的冷出口均连通，蓄热罐的出口与加热器的热进口连接，加热器的热出口与蓄冷罐入口连接，蓄冷罐的出口与一级级间冷却器以及二级级间冷却器的冷入口均连通；
[0018]一级压缩机出口的气态CO2压强为2.88～3MPa、温度为140～155℃，一级级间冷却器吸热侧出口的气态CO2压强为2.88～3MPa、温度为15～25℃，二级压缩机出口的气态CO2压强为 14～15MPa、温度为150～160℃，二级级间冷却器吸热侧出口的气态CO2压强为14～15MPa、温度为50～60℃；
[0019]优选的：膨胀机包括一级膨胀机和二级膨胀机，加热器包括一级加热器和二级加热器，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种闭式循环储能系统，其特征在于，包括压缩机、冷却器、低温膨胀液化系统、液态离心泵(10)、循环水加热器(11)、加热器、膨胀机、冷凝器(16)、冷热蓄热水罐(17)、循环泵(18)、蓄热罐(8)、蓄冷罐(9)和降温蓄冷液化系统，降温蓄冷液化系统的二氧化碳气体出口与压缩机入口连接，压缩机的出口与冷却器吸热侧入口连通；低温膨胀液化系统能够将二氧化碳气体转变为液态二氧化碳，冷却器吸热侧出口与低温膨胀液化系统的二氧化碳气体入口连接，低温膨胀液化系统的二氧化碳液体出口与液态离心泵(10)入口连接，液态离心泵(10)出口与循环水加热器(11)的冷进口连接，循环水加热器(11)的冷出口与加热器的冷入口连接，加热器的冷出口与膨胀机的入口连接，膨胀机的出口与冷凝器(16)的热进口连接，冷凝器(16)的热出口与降温蓄冷液化系统的二氧化碳入口连接；蓄热罐(8)的入口与冷却器的冷出口连接，蓄热罐(8)的出口与加热器的热进口连接，加热器的热出口与蓄冷罐(9)入口连接，蓄冷罐(9)的出口与冷却器的冷入口连接；循环泵(18)的入口与冷热蓄热水罐(17)的出口连接，循环泵(18)的出口与冷凝器(16)的冷入口连接，冷凝器(16)的冷出口与循环水加热器(11)热进口连接，循环水加热器(11)的热出口与冷热蓄热水罐(17)的入口连接。2.根据权利要求1所述的一种闭式循环储能系统，其特征在于，所述压缩机包括一级压缩机(1)和二级压缩机(3)，冷却器包括一级级间冷却器(2)和二级级间冷却器(4)，一级压缩机(1)出口连通一级级间冷却器(2)吸热侧入口，一级级间冷却器(2)吸热侧出口连通二级压缩机(3)的入口，二级压缩机(3)的出口连通二级级间冷却器(4)吸热侧入口，二级级间冷却器(4)吸热侧出口连通低温膨胀液化系统的入口；蓄热罐(8)的入口与一级级间冷却器(2)以及二级级间冷却器(4)的冷出口均连通，蓄热罐(8)的出口与加热器的热进口连接，加热器的热出口与蓄冷罐(9)入口连接，蓄冷罐(9)的出口与一级级间冷却器(2)以及二级级间冷却器(4)的冷入口均连通。3.根据权利要求2所述的一种闭式循环储能系统，其特征在于，膨胀机包括一级膨胀机(13)和二级膨胀机(15)，加热器包括一级加热器(12)和二级加热器(14)，循环水加热器(11)的冷出口与一级加热器(12)的冷入口连接，一级加热器(12)的冷出口与一级膨胀机(13)的入口连接，一级膨胀机(13)的出口与二级加热器(14)的冷入口连接，二级加热器(14)的冷出口与二级膨胀机(15)的入口连接，二级膨胀机(15)的出口与冷凝器(16)的热进口连接；蓄热罐(8)的出口与一级加热器(12)以及二级加热器(14)的热进口均连通，一级加热器(12)以及二级加热器(14)的热出口与蓄冷罐(9)入口连通。4.根据权利要求1所述的一种闭式循环储能系统，其特征在于，低温膨胀液化系统包括低温膨胀机(5)、第一节流阀(6)和第一液态储罐(7)；冷却器吸热侧出口与低温膨胀机(5)的入口连接，低温膨胀机(5)出口连接至第一液态储罐(7)，低温膨胀机(5)与第一液态储罐(7)连接的管路上设置第一节流阀(6)，第一液态储罐(7)的出口与液态离心泵(10)入口连接。5.根据权利要求1所述的一种闭式循环储能系统，其特征在于，降温蓄冷液化系统包括深度蓄冷器(19)及第二液态储罐(21)，冷凝器(16)的热出口与深度蓄冷器(19)吸热侧入口连接，深度蓄冷器(19)吸热侧出口连通第二液态储罐(21)的入口，第二液态储罐(21)的出口与深度蓄冷器(19)放热侧入口连接且连接管路上设有第二节流阀(20)，深度蓄冷器(19)放热侧出口与膨胀机入口连接。
6.一种闭式循环储能方法，其特征在于，该方法采用权利要求1
‑
5任意一项所述的闭式循环储能系统进行，包括如下过程：当电源侧需要储能时，降温蓄冷液化系统向压缩机提供气态CO2，压缩机将该气态CO2进行压缩升温，压缩升温后的压缩热通过冷却器换热并存储于蓄热罐(8)中，经过冷却器换热后的气态CO2经低温膨胀液化系统变为液态CO2并进行储存；压缩升温后的压缩热通过冷却器换热时，蓄冷罐(9)出口的冷工质进入冷却器的放热侧吸热之后再进入蓄热罐(8)中进行蓄热；当电源侧需要发电供电时，则压缩机停止工作，液态离心泵(10)将低温膨胀液化系统储存的液态CO2输送给循环水加热器(11)，进入循环水加热器(11)中的液态CO2换热升温后变为气态CO2，之后气态CO2再经加热器进行加热升温、送至膨胀机做功发电，膨胀机出口的气态CO2经冷凝器(16)的吸热侧后进入降温蓄冷液化系统进行降温、液化存储；蓄热罐(8)向冷却器的放热侧输送热工质，以对气态CO2进行加热，冷却器中放热后的热工质经冷却器放热侧出口进入蓄冷罐(9)；循环泵(18)将冷热蓄热水罐(17)中的水泵入冷凝器(16)的放热侧进行吸热，水被加热后进入循环水加热器(11)的吸热侧，以对循环水加热器(11)放热侧的液态CO2加热变为气态CO2，之后循环水加热器(11)吸热侧的水再进入冷热蓄热水罐(17)。7.根据权利要求6所述的一种闭式循环储能方法，其特征在于，降温蓄冷液化系统向压缩机提...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵瀚辰，杨成龙，黄晓明，李阳，姚明宇，姬海民，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：