【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储能，具体涉及一种热量回用的二氧化碳储能系统。
技术介绍
1、在新能源高速发展的环境下，新型储能已经成为构建新型电力系统的关键环节之一。通过二氧化碳的液化和汽化来存储能量，能够有效解决用电高峰期的电力短缺问题。同时，二氧化碳储能技术的转化效率相对较高，能够在将电能转化为液态二氧化碳的过程中，保留更多的能量，从而提高整体的能源利用效率。另外，二氧化碳比热容高、传热性能好，寄生能耗更低，系统效率更高。因此，液态二氧化碳储能具备超长时、大规模、高灵活性、高效率、高储能密度等优点，更具发展前景。
2、然而液态二氧化碳储能系统在对气态二氧化碳进行液化时需要大量的冷量，或通过损失压力的方式实现二氧化碳的液化；同时，对气态二氧化碳直接进行液化也造成了热量的损失。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种热量回用的二氧化碳储能系统。
2、第一方面，本专利技术提供了一种热量回用的二氧化碳储能系统，其包括回热器以及依次连接成循环回路的低压储液模块、蓄冷组件、压缩机、蓄热组件、高压储液模块、释热组件、膨胀机和释冷组件；回热器中设有能够进行热交换的第一换热通路和第二换热通路；回热器中的第一换热通路串联在释热组件内的管路中；回热器中的第二换热通路串联在膨胀机与释冷组件之间；
3、释能过程中，液态二氧化碳进入释热组件经过第一段升温后，输入至回热器的第一换热通路；第一换热通路输出的液态二氧化碳再次进入释热组件进行升温气化；所述的释热组件输出的气态二氧化碳进
4、由于释热组件输入至回热器的第一换热通路的气态二氧化碳的温度必然小于膨胀机输入至回热器的第一换热通路的气态二氧化碳；故第一换热通路中气态二氧化碳的部分热量交换至第二换热通路中气态二氧化碳；使得输入释冷组件的气态二氧化碳温度降低，释热组件的气态二氧化碳温度升高。
5、作为优选，所述的低压储液模块与蓄冷组件之间串联有节流阀；储能过程中，低压储液模块输出的液态二氧化碳经过节流阀时通流截面积减小，转化为气液两相二氧化碳；低压储液模块与释冷组件之间串联有第一通断阀。
6、作为优选，所述的蓄冷组件包括串联的一级蓄冷装置和二级蓄冷装置；蓄热组件包括串联的一级蓄热装置和二级蓄热装置；释热组件包括串联的一级释热装置和二级释热装置；释冷组件包括串联的一级释冷装置和二级释冷装置；回热器中的第一条换热通路串联在一级释热装置与二级释热装置之间。
7、作为优选，所述的一级蓄冷装置与一级释冷装置之间、二级蓄冷装置与二级释冷装置之间、一级蓄热装置与一级释热装置之间以及二级蓄热装置与二级释热装置之间均并联一个储热罐和储冷罐；
8、储能状态下二氧化碳气化释放的冷量通过一级蓄冷装置和二级蓄冷装置与换热介质进行热交换的方式存储到储冷罐，并在释能状态下通过一级释冷装置和二级释冷装置与换热介质进行热交换的方式供给进行液化的二氧化碳；
9、储能状态下二氧化碳液化释放的热量通过一级蓄热装置和二级蓄热装置与换热介质进行热交换的方式存储到储热罐，并在释能状态下通过一级释热装置和二级释热装置与换热介质进行热交换的方式供给进行气化的二氧化碳。
10、第二方面，本专利技术提供了一种热量回用的二氧化碳储能系统，其包括低压储液模块、第一换热组件、压缩机、第二换热组件、高压储液模块、回热器和膨胀机；第一换热组件和第二换热组件中均包括一个或依次串联的多个相变换热器；回热器中设有能够进行热交换的第一换热通路和第二换热通路；回热器中的第一换热通路串联在第二换热组件内的管路中；低压储液模块与第一换热组件的一端连接；第一换热组件的另一端与第二换热组件的一端之间并联有两条支路；第一条支路上设有压缩机；第一条支路上设有依次串联的回热器第二换热通路和膨胀机；第二换热组件的另一端与高压储液模块连接；在工作过程中，该储能系统在储能状态和释能状态切换；
11、在储能状态下，第二换热组件内的管路中设有的第四通断阀开启，第一换热通路中设有的第四通断阀关闭；低压储液模块中的液态二氧化碳依次经过气化、压缩机做功加压、液化的过程存入高压储液模块；
12、在释能状态下，第二换热组件内的管路中设有的第四通断阀关闭，第一换热通路中设有的第四通断阀开启；高压储液模块中的液态二氧化碳依次经过气化、在膨胀机膨胀降压释能、液化的过程存入低压储液模块；由于第二换热组件输入至回热器的第一换热通路的气态二氧化碳的温度必然小于膨胀机输入至回热器的第二换热通路的气态二氧化碳；故第二换热通路中气态二氧化碳的部分热量交换至第一换热通路中气态二氧化碳；使得输入第一换热组件的气态二氧化碳温度降低，第二换热组件管路中的二氧化碳温度升高。
13、作为优选，低压储液模块与第一换热组件之间设有并联的节流阀和第一通断阀；储能过程中，节流阀开启，第一通断阀关闭，低压储液模块输出的液态二氧化碳经过节流阀时通流截面积减小，转化为气液两相二氧化碳；释能过程中，节流阀关闭，第一通断阀开启。
14、作为优选，所述的第一换热组件包括一个或依次相连的多个蓄冷释冷组件；第二换热组件包括一个或依次相连的多个蓄热释热组件。
15、作为优选，所述的压缩机与第一换热组件、第二换热组件之间均设有第二通断阀；膨胀机与第一换热组件、第二换热组件之间均设有第三通断阀；储能状态下，第二通断阀开启，第三通断阀关闭；释能状态下，第二通断阀关闭，第三通断阀开启。
16、作为优选，沿着储能通路向释能通路的方向，第一换热组件中相变材料的相变温度依次升高；各相变换热器在储能状态下逐级吸收二氧化碳气化释放的冷量，以及在释能状态下逐级向二氧化碳提供液化所需的冷量；沿着储能通路向释能通路的方向，第二换热组件中相变材料的相变温度依次降低；各相变换热器在储能状态下逐级吸收二氧化碳液化释放的热量，以及在释能状态下逐级向二氧化碳提供气化所需的热量。
17、作为优选，在储能状态下，低压储液模块输出的液态二氧化碳经过第一换热组件转化为气态二氧化碳，释放的冷量由第一换热组件存储；压缩机提高气态二氧化碳的压力；气态二氧化碳在第二换热组件中转化为液态二氧化碳并输入高压储液模块，释放的热量由第二换热组件存储；
18、在释能状态下，高压储液模块输出的液态二氧化碳经过第二换热组件转化为气态二氧化碳，释放的冷量由第二换热组件存储；气态二氧化碳在膨胀机膨胀释放能量；气态二氧化碳在第一换热组件中转化为液态二氧化碳并输入低压储液模块，释放的热量由第二换热组件存储。
19、本专利技术具有的有益效果是：
20、1、本专利技术在二氧化碳储能系统中添加回热器，通过回热器将膨胀器输出气态二氧化碳与第二换热组件中的气态二氧化碳进行换热，降低膨胀器输出气态二氧化碳的温度并提高第二换热组件中气态二氧化碳的温度，从而实现对能量梯级利用，提升了二氧化碳储能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：包括回热器（7）以及依次连接成循环回路的低压储液模块（1）、蓄冷组件（2）、压缩机（3）、蓄热组件（4）、高压储液模块（5）、释热组件（6）、膨胀机（8）和释冷组件（9）；回热器（7）中设有能够进行热交换的第一换热通路和第二换热通路；回热器（7）中的第一换热通路串联在释热组件（6）内的管路中；回热器（7）中的第二换热通路串联在膨胀机（8）与释冷组件（9）之间；在工作过程中，该储能系统在储能状态和释能状态切换；
2.根据权利要求1所述的一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：所述的低压储液模块（1）与蓄冷组件（2）之间串联有节流阀（10）；储能过程中，低压储液模块（1）输出的液态二氧化碳经过节流阀（10）时通流截面积减小，转化为气液两相二氧化碳；低压储液模块（1）与释冷组件（9）之间串联有第一通断阀（11）。
3.根据权利要求1所述的一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：所述的蓄冷组件（2）包括串联的一级蓄冷装置和二级蓄冷装置；蓄热组件（4）包括串联的一级蓄热装置和二级蓄热装置；释热组件（6）包括串联
4.根据权利要求1所述的一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：一级蓄冷装置与一级释冷装置之间、二级蓄冷装置与二级释冷装置之间、一级蓄热装置与一级释热装置之间以及二级蓄热装置与二级释热装置之间均并联一个储热罐和储冷罐；
5.一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：包括低压储液模块（1）、第一换热组件、压缩机（3）、第二换热组件、高压储液模块（5）、回热器（7）和膨胀机（8）；第一换热组件和第二换热组件中均包括一个或依次串联的多个相变换热器；回热器（7）中设有能够进行热交换的第一换热通路和第二换热通路；回热器（7）中的第一换热通路串联在第二换热组件内的管路中；低压储液模块（1）与第一换热组件的一端连接；第一换热组件的另一端与第二换热组件的一端之间并联有两条支路；第一条支路上设有压缩机（3）；第一条支路上设有依次串联的回热器（7）第二换热通路和膨胀机（8）；第二换热组件的另一端与高压储液模块（5）连接；在工作过程中，该储能系统在储能状态和释能状态切换；
6.根据权利要求5所述的一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：低压储液模块（1）与第一换热组件之间设有并联的节流阀（10）和第一通断阀（11）；储能过程中，节流阀（10）开启，第一通断阀（11）关闭，低压储液模块（1）输出的液态二氧化碳经过节流阀（10）时通流截面积减小，转化为气液两相二氧化碳；释能过程中，节流阀（10）关闭，第一通断阀（11）开启。
7.根据权利要求5所述的一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：所述的第一换热组件包括一个或依次相连的多个蓄冷释冷组件；第二换热组件包括一个或依次相连的多个蓄热释热组件。
8.根据权利要求5所述的一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：所述的压缩机（3）与第一换热组件、第二换热组件之间均设有第二通断阀（12）；膨胀机（8）与第一换热组件、第二换热组件之间均设有第三通断阀（13）；储能状态下，第二通断阀（12）开启，第三通断阀（13）关闭；释能状态下，第二通断阀（12）关闭，第三通断阀（13）开启。
9.根据权利要求5所述的一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：沿着储能通路向释能通路的方向，第一换热组件中相变材料的相变温度依次升高；各相变换热器在储能状态下逐级吸收二氧化碳气化释放的冷量，以及在释能状态下逐级向二氧化碳提供液化所需的冷量；沿着储能通路向释能通路的方向，第二换热组件中相变材料的相变温度依次降低；各相变换热器在储能状态下逐级吸收二氧化碳液化释放的热量，以及在释能状态下逐级向二氧化碳提供气化所需的热量。
10.根据权利要求5所述的一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：在储能状态下，低压储液模块（1）输出的液态二氧化碳经过第一换热组件转化为气态二氧化碳，释放的冷量由第一换热组件存储；压缩机（3）提高气态二氧化碳的压力；气态二氧化碳在第二换热组件中转化为液态二氧化碳并输入高压储液模块（5），释放的热量由第二换热组件存储；
...【技术特征摘要】
1.一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：包括回热器（7）以及依次连接成循环回路的低压储液模块（1）、蓄冷组件（2）、压缩机（3）、蓄热组件（4）、高压储液模块（5）、释热组件（6）、膨胀机（8）和释冷组件（9）；回热器（7）中设有能够进行热交换的第一换热通路和第二换热通路；回热器（7）中的第一换热通路串联在释热组件（6）内的管路中；回热器（7）中的第二换热通路串联在膨胀机（8）与释冷组件（9）之间；在工作过程中，该储能系统在储能状态和释能状态切换；
2.根据权利要求1所述的一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：所述的低压储液模块（1）与蓄冷组件（2）之间串联有节流阀（10）；储能过程中，低压储液模块（1）输出的液态二氧化碳经过节流阀（10）时通流截面积减小，转化为气液两相二氧化碳；低压储液模块（1）与释冷组件（9）之间串联有第一通断阀（11）。
3.根据权利要求1所述的一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：所述的蓄冷组件（2）包括串联的一级蓄冷装置和二级蓄冷装置；蓄热组件（4）包括串联的一级蓄热装置和二级蓄热装置；释热组件（6）包括串联的一级释热装置和二级释热装置；释冷组件（9）包括串联的一级释冷装置和二级释冷装置；回热器（7）中的第一条换热通路串联在一级释热装置与二级释热装置之间。
4.根据权利要求1所述的一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：一级蓄冷装置与一级释冷装置之间、二级蓄冷装置与二级释冷装置之间、一级蓄热装置与一级释热装置之间以及二级蓄热装置与二级释热装置之间均并联一个储热罐和储冷罐；
5.一种热量回用的二氧化碳储能系统，其特征在于：包括低压储液模块（1）、第一换热组件、压缩机（3）、第二换热组件、高压储液模块（5）、回热器（7）和膨胀机（8）；第一换热组件和第二换热组件中均包括一个或依次串联的多个相变换热器；回热器（7）中设有能够进行热交换的第一换热通路和第二换热通路；回热器（7）中的第一换热通路串联在第二换热组件内的管路中；低压储液模块（1）与第一换热组件的一端连接；第一换热组件的另一端与第二换热组件的一端之间并联有两条支路；第一条支路上设有...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨肖，方家浩，何飞杰，孙靖瑶，周慧文，朱登科，韩云海，
申请(专利权)人：杭州华电华源环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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