一种闭式压缩液态工质储能系统及方法

本发明属于能源与环境，具体涉及一种闭式压缩液态工质储能系统及方法。

背景技术：

1、以压缩空气储能为代表的大规模物理储能技术具有储能容量大、储能效率相对较高和设备使用寿命长等显著优势，近年来得到快速发展。压缩空气储能系统为降低大规模高压压缩空气存储成本，通常利用地下盐穴作为其储气空间，带来了对特殊地理条件的依赖性，限制了压缩空气储能技术的广泛应用。在此基础上，将压缩空气降温液化形成液态空气进行存储，则可有效解决压缩空气储能技术对地下盐穴储气的依赖性，但是由于液态空气温度过低，在储能过程中需要进行深冷蓄冷以提高其储能效率，目前还处于发展阶段。液态co2储能可显著提升蓄冷温度区间，具有提升蓄冷和储能效率的潜力。与压缩或液态空气储能不同，co2无法从环境中直接获取，因此液态co2储能需要采用闭式循环，目前常规思路是提升co2储能整体循环的操作压力以实现对释能后co2的高密度存储，但是如此会显著提高co2的存储成本，与压缩空气储能面临了同样的问题。

2、有鉴于此，需要一种新型的储能系统和方法解决传统压缩或液态空气储能以及液态co2储能所面临的上述问题。

技术实现思路

1、因此，本发明公开了一种闭式压缩液态工质储能系统，以达到有效降低工质存储成本以及适用于包括co2在内的多种工质，具有更强的拓展性和效率优化的可能性的目的。

2、本发明提供以下技术方案：一种闭式压缩液态工质储能系统，包括：蓄热模块，设置第一热流体通道和第一冷流体通道；第一蓄冷模块，设置第二热流体通道、第二冷流体通道和第三冷流体通道，第一热流体通道的出口与第二热流体通道的入口连接，第二冷流体通道的出口与第一冷流体通道的入口连接；第二蓄冷模块，设置第三热流体通道和第四冷流体通道，第一冷流体通道的出口与第三热流体通道的入口连通，第四冷流体通道的出口与第三冷流体通道的出口第一热流体通道的入口连通。

3、进一步地，闭式压缩液态工质储能系统包括：增压压缩机，第三冷流体通道的出口与增压压缩机的入口连接；主压缩机，第四冷流体通道的出口与第三冷流体通道的出口均和主压缩机的入口连通，主压缩机的出口与第一热流体通道的入口连接。

4、进一步地，闭式压缩液态工质储能系统包括：第一液态工质储罐，第一液态工质储罐设置入口、液体出口和蒸汽出口，第二热流体通道的出口与第一液态工质储罐的入口连通，第一液态工质储罐的液体出口与第二冷流体通道的入口连通，第一液态工质储罐的蒸汽出口与第三冷流体通道的入口连接。

5、进一步地，闭式压缩液态工质储能系统包括：第一液体膨胀机，第二热流体通道的出口与第一液体膨胀机的入口连接，第一液体膨胀机的出口与第一液态工质储罐的入口连接。

6、进一步地，闭式压缩液态工质储能系统包括：第一液态工质泵，第一液态工质储罐的液体出口与第一液态工质泵的入口连接，第一液体膨胀机(7)的出口与第二冷流体通道的入口连接。

7、进一步地，闭式压缩液态工质储能系统包括：透平和冷却器，第一冷流体通道的出口与透平的入口连接，透平的出口与冷却器的入口连接，冷却器的出口与第三热流体通道的入口连接。

8、进一步地，闭式压缩液态工质储能系统包括：第二液体膨胀机和制冷模块，第三热流体通道的出口与第二液体膨胀机的入口连接，第二液体膨胀机的出口与制冷模块的入口连接。

9、进一步地，闭式压缩液态工质储能系统包括：第二液态工质储罐和第二液态工质泵，第二液态工质储罐和第二液态工质泵分别设置入口和出口，制冷模块的出口与第二液态工质储罐的入口连接，第二液态工质储罐的出口与第二液态工质泵的入口连接，第二液态工质泵的出口与第四冷流体通道的入口连接。

10、进一步地，闭式压缩液态工质储能方法采用权上述任一项的闭式压缩液态工质储能系统进行操作。

11、进一步地，闭式压缩液态工质储能方法包括储能模式，储能模式包括以下步骤：第二液态工质储罐中存储的液态工质经第二液体膨胀机引出后提升压力，进入第二蓄冷模块的第四冷流体通道，将冷能存储在第二蓄冷模块中；释放冷能后的工质与增压压缩机的出口的工质汇合后进入主压缩机进行储能压缩；获取的压缩工质进入蓄热模块的第一热流体通道，释放的热量存储在蓄热模块中；释放热量后形成的工质进入第一蓄冷模块的第二热流体通道，吸收第一蓄冷模块存储的冷能，然后进入第一液体膨胀机中膨胀降压，然后进入到第一液态工质储罐中，其中液相部分在工质储罐内存储，气相部分经第一液态工质储罐蒸汽出口返流至第一蓄冷模块内，经第一冷流体通道将冷能存储在第一蓄冷模块内，释放冷能升温后的气象部分进入增压压缩机提升压力后进入主压缩机进一步压缩。

12、进一步地，闭式压缩液态工质储能方法包括释能模式，释能模式包括以下步骤：第一液态工质储罐中存储的液态工质经第一液体膨胀机引出后增压；增压后的液态工质进入第一蓄冷模块的第二冷流体通道，将冷能存储在第一蓄冷模块中，增压后的液态工质自身复温膨胀形成复温后工质；复温后工质进入蓄热模块吸收其中存储的热能，进一步升温膨胀形成气相工质；气相工质进入透平膨胀做功，完成能量释放，经冷却器进一步冷却后生成冷却后的工质；冷却后的工质进入第二蓄冷模块的第三热流体通道吸收其中存储的冷能，完成工质降温液化；降温液化后的工质进入第二液体膨胀机进一步膨胀，经制冷模块充分冷却至纯液相后进入第二液态工质储罐存储。

13、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

14、有效降低工质存储成本。

15、适用于包括co2在内的多种工质，具有更强的拓展性和效率优化的可能性。

技术特征：

1.一种闭式压缩液态工质储能系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的闭式压缩液态工质储能系统，其特征在于，包括：

3.根据权利要求1所述的闭式压缩液态工质储能系统，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的闭式压缩液态工质储能系统，其特征在于，包括：

5.根据权利要求3所述的闭式压缩液态工质储能系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求1所述的闭式压缩液态工质储能系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求1所述的闭式压缩液态工质储能系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的闭式压缩液态工质储能系统，其特征在于，包括：

9.一种闭式压缩液态工质储能方法，其特征在于，采用权利要求1至8中任一项所述的闭式压缩液态工质储能系统进行操作。

10.根据权利要求9所述的闭式压缩液态工质储能方法，其特征在于，闭式压缩液态工质储能方法包括储能模式，所述储能模式包括以下步骤：

11.根据权利要求9所述的闭式压缩液态工质储能方法，其特征在于，闭式压缩液态工质储能方法包括释能模式，所述释能模式包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种闭式压缩液态工质储能系统，包括：蓄热模块，设置第一热流体通道和第一冷流体通道；第一蓄冷模块，设置第二热流体通道、第二冷流体通道和第三冷流体通道，第一热流体通道的出口与第二热流体通道的入口连接，第二冷流体通道的出口与第一冷流体通道的入口连接；第二蓄冷模块，设置第三热流体通道和第四冷流体通道，第一冷流体通道的出口与第三热流体通道的入口连通，第四冷流体通道的出口与第三冷流体通道的出口均和第一热流体通道的入口连通。本发明的有益效果为有效降低工质存储成本以及适用于包括CO<subgt;2</subgt;在内的多种工质，具有更强的拓展性和效率优化的可能性。

技术研发人员：陈嘉祥,陈林
受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15