【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二氧化碳储能，尤其是涉及一种恒压式压缩二氧化碳储能系统及运行方法。
技术介绍
1、全球化石能源的消耗和由此产生的环境污染与废弃物排放等问题，极大地制约了经济的快速健康发展。储能技术的应用能够在很大程度上解决新能源发电的波动性与间歇性等弊端，起到削峰填谷的作用。二氧化碳以其自身的安全性、热稳定性和临界点热力参数低的优点，近年来被广泛用于余热回收、可再生能源、储能等领域。跨临界压缩二氧化碳储能技术由于储能效率高、储能密度大、系统结构紧凑等优点逐渐引起了广泛的关注。
2、目前，常规跨临界二氧化碳储能的低压储罐和高压储罐均为恒容容器，当工质流入/流出时容器内的压力会随之增大/减小，而处于跨临界或超临界状态的二氧化碳热物性变化剧烈，从而导致储能和释能过程中机组尤其是透平机组长时间变工况运行，不利于系统稳定运行。因此，提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于提供一种恒压式压缩二氧化碳储能系统，该系统能够解决工质流入/流出时恒容容器内的压力变化导致透平机组长时间变工况运行的问题，提高机组运行的稳定性和安全性。本专利技术的第二目的在于提供该系统的运行方法。
2、本专利技术提供一种恒压式压缩二氧化碳储能系统，包括通过管道依次连接的低压储气室、预冷器、压缩机组、高压储气室、透平机组，所述透平机组的二氧化碳出口通过管道与所述低压储气室连接，所述透平机组还与发电机组连接；
3、所述低压储气室与所述预冷器连接的管道上设有第一阀门；所述高压
4、所述压缩机组包括若干台储能压缩机，相邻的两台所述储能压缩机之间设有储能冷却器；所述透平机组包括若干台释能透平，相邻的两台所述释能透平之间设有释能加热器；
5、还包括热泵系统，所述热泵系统通过管道分别与所述储能冷却器和所述释能加热器连接。
6、优选地，所述二氧化碳加热系统包括变频泵，所述变频泵的二氧化碳入口通过管道与所述高压储气室连接，所述变频泵的二氧化碳出口通过管道与换热器连接，所述换热器的二氧化碳出口通过管道与所述第三阀门连接。
7、优选地，所述热泵系统包括储冷罐和储热罐，所述储冷罐的工质出口通过管道与冷却泵连接，所述冷却泵的工质出口通过管道与所述储能冷却器连接，所述储冷罐的工质入口通过管道与所述释能加热器的工质出口连接；
8、所述储热罐的工质出口通过管道与所述释能加热器的工质入口连接，所述储热罐的工质入口通过管道与所述预热器、所述储能冷却器的工质出口连接；所述储热罐还设有与所述换热器连接的工质出口和工质入口。
9、本专利技术提供一种上述恒压式压缩二氧化碳储能系统的运行方法，该系统可用于发电或储能。
10、优选地，当系统用于发电时，包括以下步骤：
11、(1)打开第二阀门和第三阀门，关闭第一阀门；
12、(2)高压储气室中的高压二氧化碳通过第二阀门进入透平机组膨胀做功；高压二氧化碳每进入一台释能透平膨胀做功后会再进入该释能透平后面的释能加热器被加热，直至最后一台释能透平，最后回到低压储气室，发电机组将透平机组产生的能量转化为电能，这个过程中热泵系统中的高温工质进入释能加热器中对二氧化碳进行加热。
13、优选地，所述步骤(2)热泵系统中储热罐中的高温工质由加热泵运输至释能加热器与二氧化碳换热，冷却后的工质再回到储冷罐中。
14、优选地，当系统用于发电时可以采用二氧化碳加热系统对高压储气室中的二氧化碳加热，过程如下：启动变频泵，将高压储气室中的高压二氧化碳引入换热器中，与储热罐中的工质换热，换热后二氧化碳的温度和压力进一步提高，然后经第三阀门回到高压储气室中。
15、优选地，当系统用于储能时，包括以下步骤：
16、(1)首先打开第一阀门，关闭第二阀门和第三阀门；
17、(2)驱动压缩机组，低压二氧化碳由低压储气室经过第一阀门进入预冷器预冷后进入压缩机组中；冷却的二氧化碳每进入一台压缩机压缩后会再进入该压缩机后面的储能冷却器进行冷却，直至最后一台压缩机，压缩后进入高压储气室中储存，这过程中储能冷却器中温度升高的工质进入热泵系统中。
18、优选地，所述步骤(2)热泵系统中储冷罐中的低温热泵工质由冷却泵运输至储能冷却器中与二氧化碳换热，换热后进入储热罐中储存。
19、综上所述，本专利技术具有以下优点：
20、本专利技术的技术方案通过设置的低压储气室、压缩机组、储能冷却器、高压储气室、热泵系统实现储能功能，通过设置的高压储气室、透平机组、发电机组、释能加热器、低压储气室、热泵系统实现发电功能，通过设置与高压储气室连接的二氧化碳加热系统加热高压二氧化碳，使加热后的二氧化碳温度和压力进一步提高，用于补偿第二阀门流出二氧化碳减少的压力，实现高压储气室中二氧化碳的压力恒定，可以大幅减少透平机组变工况运行的时间，提高机组运行的稳定性和安全性。
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1.一种恒压式压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，包括通过管道依次连接的低压储气室(1)、预冷器(3)、压缩机组、高压储气室(9)、透平机组，所述透平机组的二氧化碳出口通过管道与所述低压储气室(1)连接，所述透平机组(1)还与发电机组(16)连接；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二氧化碳加热系统包括变频泵(1901)，所述变频泵(1901)的二氧化碳入口通过管道与所述高压储气室(9)连接，所述变频泵(1901)的二氧化碳出口通过管道与换热器(1902)连接，所述换热器(1902)的二氧化碳出口通过管道与所述第三阀门(1903)连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述热泵系统包括储冷罐(1801)和储热罐(1803)，所述储冷罐(1801)的工质出口通过管道与冷却泵(1802)连接，所述冷却泵(1802)的工质出口通过管道与所述储能冷却器连接，所述储冷罐(1801)的工质入口通过管道与所述释能加热器的工质出口连接；
4.根据权利要求1-3任一所述的恒压式压缩二氧化碳储能系统的运行方法，其特征在于，所述系统可用于发电或储
5.根据权利要求4所述的运行方法，其特征在于，当系统用于发电时，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的运行方法，其特征在于，所述步骤(2)热泵系统中储热罐(1803)中的高温工质由加热泵(1804)运输至释能加热器与二氧化碳换热，冷却后的工质再回到储冷罐(1801)中。
7.根据权利要求6所述的运行方法，其特征在于，当系统用于发电时可以采用二氧化碳加热系统对高压储气室(9)中的二氧化碳加热，过程如下：启动变频泵(1901)，将高压储气室(9)中的高压二氧化碳引入换热器(1902)中，与储热罐(1803)中的工质换热，换热后二氧化碳的温度和压力进一步提高，然后经第三阀门(1903)回到高压储气室(9)中。
8.根据权利要求4所述的运行方法，其特征在于，当系统用于储能时，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的运行方法，其特征在于，所述步骤(2)热泵系统中储冷罐(1801)中的低温热泵工质由冷却泵(1802)运输至储能冷却器中与二氧化碳换热，换热后进入储热罐中(1803)储存。
...【技术特征摘要】
1.一种恒压式压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，包括通过管道依次连接的低压储气室(1)、预冷器(3)、压缩机组、高压储气室(9)、透平机组，所述透平机组的二氧化碳出口通过管道与所述低压储气室(1)连接，所述透平机组(1)还与发电机组(16)连接；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二氧化碳加热系统包括变频泵(1901)，所述变频泵(1901)的二氧化碳入口通过管道与所述高压储气室(9)连接，所述变频泵(1901)的二氧化碳出口通过管道与换热器(1902)连接，所述换热器(1902)的二氧化碳出口通过管道与所述第三阀门(1903)连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述热泵系统包括储冷罐(1801)和储热罐(1803)，所述储冷罐(1801)的工质出口通过管道与冷却泵(1802)连接，所述冷却泵(1802)的工质出口通过管道与所述储能冷却器连接，所述储冷罐(1801)的工质入口通过管道与所述释能加热器的工质出口连接；
4.根据权利要求1-3任一所述的恒压式压缩二氧化碳储能系统的运行方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：臧一聪，王喜华，
申请(专利权)人：北京前沿动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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