【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于压缩气体储能，尤其涉及一种多能存储系统和方法。
技术介绍
1、在储能
的发展中，压缩气体储能技术占据重要地位。目前，多数压缩气体储能技术以空气作为工质。由于空气本身密度较低，这使得压缩空气所需的热工参数较高，进而导致整个系统的设备体积较大，尤其是储气装置。这种情况导致整个系统的能量密度较小。虽然存在液化压缩空气储能技术，该技术能够大幅降低储气装置的体积，但是空气的临界温度低至-140.5℃，如此低的临界温度致使系统的冷量有效能损失较大，从而使得整体系统的效率降低、性能下降，同时低温条件对储能材料提出了严峻的挑战。
2、与空气相比，二氧化碳作为工质具有较易达到的临界条件，其临界温度为30.98℃，临界压力为7.38mpa，这种特性使得二氧化碳更易被液化。此外，在压缩二氧化碳系统中，工质大多处于跨临界或超临界状态，此时的工质密度较高，这使得压缩二氧化碳系统的设备尺寸十分紧凑，系统的能量密度也能够大幅提高。
3、然而，当前的压缩二氧化碳储能系统大多为绝热系统，没有外部热源为其进行供热，这就导致透平进口温度较低，使得整体系统的功率输出较低。此外，由于二氧化碳在临界点附近的比热容变化较为剧烈，在压缩二氧化碳储能系统中，高压侧与低压侧工质之间存在较大的热容差，这在回热过程中会出现“夹点”问题，这会使得传热恶化，进而限制了循环效率的提高。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中所述的压缩二氧化碳储能系统透平入口温度较低以及回热过程中出现的夹点问题，本专利
2、一种多能存储系统，包括：调温组件、压缩网络、蓄冷器、工质气体制备网络和转接回路；所述第一调温装置的冷侧连接所述第四调温装置的冷侧，并通过所述第二调温装置的冷侧回流至所述第一调温装置的热侧；所述第二调温装置的热侧连接第一透平和所述第五调温装置的热侧；所述第三调温装置用于改变所述压缩网络内工质的物理状态；所述第四调温装置的冷侧与所述压缩网络的输出端相连，所述第四调温装置的热侧通过所述蓄冷器的热侧与所述压缩网络的输入端相连；所述蓄冷器的冷侧连接天然气管道和所述工质气体制备网络；所述工质气体制备网络通过所述第一透平做功输出工质气体；所述转接回路通过所述第四调温装置和所述第五调温装置将所述压缩网络输出的工质气体和所述工质气体制备网络输出的工质气体分流并混合，从而使得所述压缩网络和所述工质气体制备网络形成充分热交换的环形回路。
3、其中，所述压缩网络包括：低压工质气体存储罐、加压泵、第一压缩机和高压工质气体存储罐；所述低压工质气体存储罐的输出端通过所述加压泵向所述第三调温装置的冷侧输出液态工质；所述第三调温装置用于加热蒸发所述液态工质，并向所述第一压缩机输出所述工质气体；所述第一压缩机用于加压所述工质气体并在经过所述第三调温装置的冷侧后存入所述高压工质气体存储罐内，以为所述转接回路提供高压工质气体。
4、进一步地，所述转接回路包括：第一冷凝器、分离器和第二压缩机；所述第四调温装置的冷侧的一端通过第一三通接头a与所述高压工质气体存储罐的输出端相连，所述第四调温装置的冷侧的另一端通过第二三通接头b与所述第一调温装置的冷侧相连，进而通过所述第二调温装置的冷侧与第二透平相连；所述第二压缩机和所述第一调温装置的热侧通过第三三通接头c与所述第四调温装置的热侧相连；所述第一冷凝器通过第五调温装置的热侧接收第二调温装置的热侧输入的工质气体，以将所述工质气体制备网络输出的工质气体冷凝；所述分离器用于分离所述工质气体和被所述第一冷凝器冷凝形成的液态水；所述第二压缩机用于压缩所述分离器输出的工质气体，并通过第三三通接头c向所述第四调温装置的热侧的一端输出。
5、进一步地，所述工质气体制备网络包括：电解槽、氧气存储罐、氢气存储罐和燃烧室；所述电解槽用于电解水并将生成的氧气和氢气分别存入所述氧气存储罐和所述氢气存储罐内，所述燃烧室用于连接所述氧气存储罐和天然气管道，以通过燃烧天然气向所述第一透平输出生成的工质气体。
6、进一步地，所述多能存储系统还包括甲醇制备回路，所述调温组件还包括第六调温装置；所述甲醇制备回路包括：甲醇合成器、甲醇分离器、混合器和第三压缩机；所述甲醇合成器连接所述第六调温装置的冷侧和所述第六调温装置的热侧，以向所述甲醇分离器输出合成物；所述甲醇合成器和所述混合器通过所述第六调温装置相连；所述混合器的一侧与所述第三压缩机相连并通过第四三通接头d接收所述第四调温装置输出的工质气体，以向所述第六调温装置的冷侧输出混合气体；所述第三压缩机用于压缩所述氢气存储罐输出的氢气，以向所述混合器输出高压氢气。
7、进一步地，所述天然气管道的输出端通过第三透平后经过所述蓄冷器的冷侧分别向所述燃烧室和终端用户供气。
8、进一步地，所述第一调温装置的冷侧输出流量与所述第四调温装置的热侧输出流量相等。
9、进一步地，所述第二压缩机输出的所述工质气体的压力与所述第一调温装置输出的所述工质气体的压力相等。
10、本专利技术的另一目的在于提出一种应用于上述多能存储系统的多能存储方法，包括：通过所述调温组件连接所述压缩网络、所述蓄冷器、所述工质气体制备网络和所述转接回路，以形成热交换回路；当工质在所述热交换回路内循环的过程中，所述工质气体制备网络输出的所述工质气体通过所述第一透平做功向所述热交换回路赋能；所述天然气管道通过所述蓄冷器与所述热交换回路耦合，并且所述天然气管道输出的天然气在经过燃烧反应后为所述热交换回路赋能；所述蓄冷器从所述热交换回路吸能并改变流入所述压缩网络的工质的物理状态，所述压缩网络改变所述工质的物理状态并存储所述热交换回路低压侧传递的能量；所述转接回路分流并混合所述热交换回路高压侧输出的所述工质气体和所述热交换回路低压侧输出的所述工质气体，从而减小所述回热过程中各所述调温组件内热侧和冷侧之间的温度差。
11、进一步地，所述转接回路流出的低压工质气体分别进入所述压缩网络和甲醇制备网络，从而对所述热交换低压侧传递的能量进行存储。
12、有益效果：本专利技术通过设计多级的调温装置之间的循环连接回路，从而使得工质气体在经过分流和汇流之后循环地流动在各级调温装置的冷侧和热侧之间，由此一方面降低了两种了流体的温度差，另一方面增大了流体在特地区域的流量，从而解决了夹点问题。另外，本专利技术通过工质气体制备网络为压缩二氧化碳储能系统提供外部热源，从而提高了压缩二氧化碳储能系统透平的进口温度，以提高系统的功率输出，且燃烧产生的二氧化碳气体可被回收利用。
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1.一种多能存储系统，其特征在于，包括：调温组件(1)、压缩网络(2)、蓄冷器(3)、工质气体制备网络(4)和转接回路(5)；所述第一调温装置(11)的冷侧连接所述第四调温装置(14)的冷侧，并通过所述第二调温装置(12)的冷侧回流至所述第一调温装置(11)的热侧；所述第二调温装置(12)的热侧连接第一透平(6)和所述第五调温装置(15)的热侧；所述第三调温装置(13)用于改变所述压缩网络(2)内工质的物理状态；所述第四调温装置(14)的冷侧与所述压缩网络(2)的输出端相连，所述第四调温装置(14)的热侧通过所述蓄冷器(3)的热侧与所述压缩网络(2)的输入端相连；所述蓄冷器(3)的冷侧连接天然气管道(7)和所述工质气体制备网络(4)；所述工质气体制备网络(4)通过所述第一透平(6)做功输出工质气体；所述转接回路(5)通过所述第四调温装置(14)和所述第五调温装置(15)将所述压缩网络(2)输出的工质气体和所述工质气体制备网络(4)输出的工质气体分流并混合，从而使得所述压缩网络(2)和所述工质气体制备网络(4)形成充分热交换的环形回路。
2.根据权利要求1中所述的一种多
3.根据权利要求2中所述的一种多能存储系统，其特征在于，所述转接回路(5)包括：第一冷凝器(51)、分离器(52)和第二压缩机(53)；所述第四调温装置(14)的冷侧的一端通过第一三通接头A与所述高压工质气体存储罐(24)的输出端相连，所述第四调温装置(14)的冷侧的另一端通过第二三通接头B与所述第一调温装置(11)的冷侧相连，进而通过所述第二调温装置(12)的冷侧与第二透平(8)相连；所述第二压缩机(53)和所述第一调温装置(11)的热侧通过第三三通接头C与所述第四调温装置(14)的热侧相连；所述第一冷凝器(51)通过第五调温装置(15)的热侧接收第二调温装置(12)的热侧输入的工质气体，以将所述工质气体制备网络(4)输出的工质气体冷凝；所述分离器(52)用于分离所述工质气体和被所述第一冷凝器(51)冷凝形成的液态水；所述第二压缩机(53)用于压缩所述分离器(52)输出的工质气体，并通过第三三通接头C向所述第四调温装置(14)的热侧的一端输出。
4.根据权利要求3中所述的一种多能存储系统，其特征在于，所述工质气体制备网络(4)包括：电解槽(41)、氧气存储罐(42)、氢气存储罐(43)和燃烧室(44)；所述电解槽(41)用于电解水并将生成的氧气和氢气分别存入所述氧气存储罐(42)和所述氢气存储罐(43)内，所述燃烧室(44)用于连接所述氧气存储罐(42)和天然气管道(7)，以通过燃烧天然气向所述第一透平(6)输出生成的工质气体。
5.根据权利要求4中所述的一种多能存储系统，其特征在于，所述多能存储系统还包括甲醇制备回路(9)，所述调温组件(1)还包括第六调温装置(16)；所述甲醇制备回路(9)包括：甲醇合成器(91)、甲醇分离器(92)、混合器(93)和第三压缩机(94)；所述甲醇合成器(91)连接所述第六调温装置(16)的冷侧和所述第六调温装置(16)的热侧，以向所述甲醇分离器(92)输出合成物；所述甲醇合成器(91)和所述混合器(93)通过所述第六调温装置(16)相连；所述混合器(93)的一侧与所述第三压缩机(94)相连并通过第四三通接头D接收所述第四调温装置(14)输出的部分工质气体，以向所述第六调温装置(16)的冷侧输出混合气体；所述第三压缩机(94)用于压缩所述氢气存储罐(43)输出的氢气，以向所述混合器(93)输出高压氢气。
6.根据权利要求4中所述的一种多能存储系统，其特征在于，所述天然气管道(7)的输出端通过第三透平(71)后经过所述蓄冷器(3)的冷侧分别向所述燃烧室(44)和终端用户供气。
7.根据权利要求4中所述的一种多能存储系统，其特征在于，所述第一调温装置(11)的冷侧输出流量与所述第四调温装置(14)的热侧输出流量相等。
8.根据权利要求7中所述的一种多能存储系统，其特征在于，所述第二压缩机(53)输出的所述工质气体的压力与所述第一调温装置(11)输出的所...
【技术特征摘要】
1.一种多能存储系统，其特征在于，包括：调温组件(1)、压缩网络(2)、蓄冷器(3)、工质气体制备网络(4)和转接回路(5)；所述第一调温装置(11)的冷侧连接所述第四调温装置(14)的冷侧，并通过所述第二调温装置(12)的冷侧回流至所述第一调温装置(11)的热侧；所述第二调温装置(12)的热侧连接第一透平(6)和所述第五调温装置(15)的热侧；所述第三调温装置(13)用于改变所述压缩网络(2)内工质的物理状态；所述第四调温装置(14)的冷侧与所述压缩网络(2)的输出端相连，所述第四调温装置(14)的热侧通过所述蓄冷器(3)的热侧与所述压缩网络(2)的输入端相连；所述蓄冷器(3)的冷侧连接天然气管道(7)和所述工质气体制备网络(4)；所述工质气体制备网络(4)通过所述第一透平(6)做功输出工质气体；所述转接回路(5)通过所述第四调温装置(14)和所述第五调温装置(15)将所述压缩网络(2)输出的工质气体和所述工质气体制备网络(4)输出的工质气体分流并混合，从而使得所述压缩网络(2)和所述工质气体制备网络(4)形成充分热交换的环形回路。
2.根据权利要求1中所述的一种多能存储系统，其特征在于，所述压缩网络(2)包括：低压工质气体存储罐(21)、加压泵(22)、第一压缩机(23)和高压工质气体存储罐(24)；所述低压工质气体存储罐(21)的输出端通过所述加压泵(22)向所述第三调温装置(13)的冷侧输出液态工质；所述第三调温装置(13)用于加热蒸发所述液态工质，并向所述第一压缩机(23)输出所述工质气体；所述第一压缩机(23)用于加压所述工质气体并在经过所述第三调温装置(13)的冷侧后存入所述高压工质气体存储罐(24)内，以为所述转接回路(5)提供高压工质气体。
3.根据权利要求2中所述的一种多能存储系统，其特征在于，所述转接回路(5)包括：第一冷凝器(51)、分离器(52)和第二压缩机(53)；所述第四调温装置(14)的冷侧的一端通过第一三通接头a与所述高压工质气体存储罐(24)的输出端相连，所述第四调温装置(14)的冷侧的另一端通过第二三通接头b与所述第一调温装置(11)的冷侧相连，进而通过所述第二调温装置(12)的冷侧与第二透平(8)相连；所述第二压缩机(53)和所述第一调温装置(11)的热侧通过第三三通接头c与所述第四调温装置(14)的热侧相连；所述第一冷凝器(51)通过第五调温装置(15)的热侧接收第二调温装置(12)的热侧输入的工质气体，以将所述工质气体制备网络(4)输出的工质气体冷凝；所述分离器(52)用于分离所述工质气体和被所述第一冷凝器(51)冷凝形成的液态水；所述第二压缩机(53)用于压缩所述分离器(52)输出的工质气体，并通过第三三通接头c向所述第四调温装置(14)的热侧的一端输出。
4.根据权利要求3中所述的一种多能存储系统，其特征在于，所述工质气体制备网络(4)包括：电解槽(41)、氧气存储罐(42)、氢气存储罐(43)...
【专利技术属性】
技术研发人员：仲理科，孙玉泰，杨倩鹏，陈晓文，王辉，王晓，成世杰，陈文浩，
申请(专利权)人：国家电投集团青海光伏产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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