一种压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统及方法与流程

本发明涉及储能，尤其是涉及一种压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统及方法。

背景技术：

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。供热和制冷能源消费量约占全球终端能源消费量的一半，是非常重要的终端能源需求。全球热泵市场正在持续增长，我国热泵产业发展规模已位居世界首位。热泵是我国低碳转型的必选技术，应用前景广阔、节能减碳潜力巨大。

2、热泵技术可广泛应用于建筑供暖、生活热水、工业干燥、温室养殖等领域。它是21世纪全球最有价值的节能减碳技术之一，产业发展前景非常广阔。热泵储能是一种新型的大规模储能技术，热泵储能系统具有不受地理条件的限制、成本低、储存容量大、效率高、储能周期长、储能密度高等优点。热泵储能技术是解决可再生能源的不稳定性与间歇性的关键技术之一，同时也是常规电力系统削峰填谷、提高区域能源系统效率和安全性的关键技术之一。

3、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。压缩二氧化碳储能技术，相较于压缩空气储能技术，系统能耗相对较低，储能密度大，系统结构紧凑，有更高的储能效率。常规二氧化碳热泵循环在回热器前后压力端差太大，易形成夹点，影响回热器效率。

4、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统及方法，能够解决二氧化碳热泵储能系统回热器端差过大形成夹点引起回热器效率降低的问题。

2、本发明的第一方面，提供一种压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统，包括：压缩机、储能换热器、回热器、第一透平膨胀机、预热器、三通分流管和第二透平膨胀机；所述压缩机与储能换热器连接，所述储能换热器通过三通分流管分为二氧化碳的主流循环管路和分流循环管路；所述主流循环管路依次连接回热器的热端入口、第一透平膨胀机、预热器、回热器的冷端入口、压缩机；所述分流循环管路依次连接第二透平膨胀机、压缩机。

3、优选的，还包括：低温熔盐储热罐和高温熔盐储热罐；所述储能换热器的吸热段入口连接低温熔盐储热罐，所述储能换热器的吸热段出口连接高温熔盐储热罐，所述储能换热器的放热段入口连接压缩机的出口，所述储能换热器的放热段出口连接三通分流管。

4、优选的，所述三通分流管包括：入口、主流端出口和分流端出口；所述三通分流管的入口连接储能换热器的放热段出口，所述三通分流管的主流端出口连接回热器的热端入口，所述三通分流管的分流端出口连接第二透平膨胀机的入口。

5、优选的，还包括：高温储水罐和低温储水罐；所述预热器的放热段入口连接高温储水罐，所述预热器的放热段出口连接低温储水罐，所述预热器的吸热段入口连接第一透平膨胀机的出口，所述预热器的吸热段出口连接回热器的冷端入口。

6、优选的，所述二氧化碳的主流循环管路和分流循环管路通过三通汇流管连接于压缩机。

7、优选的，所述三通汇流管包括：主流端入口、分流端入口和出口；所述三通汇流管的主流端入口连接回热器的冷端出口，所述三通汇流管的分流端入口连接第二透平膨胀机的出口，所述三通汇流管的出口连接压缩机的入口。

8、优选的，所述压缩机连接有电动机。

9、优选的，所述第一透平膨胀机连接有第一发电机。

10、优选的，所述第二透平膨胀机连接有第二发电机。

11、本发明的第二方面，提供了上述的压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统的储能方法，包括如下步骤：

12、二氧化碳在压缩机中压缩为超临界二氧化碳，进入储能换热器中放热，将热量传递给熔盐储存；

13、放热后的二氧化碳通过三通分流管分为二氧化碳的主流循环管路和分流循环管路：

14、主流循环管路的二氧化碳进入回热器降温后，进入第一透平膨胀机做功降温，通过预热器吸热升温，再进入回热器升温后返回压缩机完成主流循环；

15、分流循环管路的二氧化碳进入第二透平膨胀机做功降温后返回压缩机完成分流循环。

16、本发明的有益效果：

17、本发明的技术方案通过工质二氧化碳在压缩机中压缩为高温高压的超临界二氧化碳，进入储能换热器中放热，将热量传递给熔盐，放热后的二氧化碳通过三通分流管分为主流、分流两部分，主流部分工质二氧化碳进入回热器进一步降温后，进入第一透平膨胀机做功降温，通过预热器吸热，再进入回热器进一步升温后返回压缩机完成主流循环；分流部分工质二氧化碳进入第二透平膨胀机做功降温后返回压缩机完成分流循环。本发明采用的分流设计可以减小回热器两端端差，使回热器效率提高，储能换热器换热量提高，储能系统储热量提高。

技术特征：

1.一种压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统，其特征在于，包括：压缩机(1)、储能换热器(2)、回热器(3)、第一透平膨胀机(4)、预热器(5)、三通分流管(10)和第二透平膨胀机(11)；所述压缩机(1)与储能换热器(2)连接，所述储能换热器(2)通过三通分流管(10)分为二氧化碳的主流循环管路和分流循环管路；所述主流循环管路依次连接回热器(3)的热端入口、第一透平膨胀机(4)、预热器(5)、回热器(3)的冷端入口、压缩机(1)；所述分流循环管路依次连接第二透平膨胀机(11)、压缩机(1)。

2.根据权利要求1所述的压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统，其特征在于，还包括：低温熔盐储热罐(6)和高温熔盐储热罐(7)；所述储能换热器(2)的吸热段入口连接低温熔盐储热罐(6)，所述储能换热器(2)的吸热段出口连接高温熔盐储热罐(7)，所述储能换热器(2)的放热段入口连接压缩机(1)的出口，所述储能换热器(2)的放热段出口连接三通分流管(10)。

3.根据权利要求1所述的压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统，其特征在于，所述三通分流管(10)包括：入口、主流端出口和分流端出口；所述三通分流管(10)的入口连接储能换热器(2)的放热段出口，所述三通分流管(10)的主流端出口连接回热器(3)的热端入口，所述三通分流管(10)的分流端出口连接第二透平膨胀机(11)的入口。

4.根据权利要求1所述的压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统，其特征在于，还包括：高温储水罐(8)和低温储水罐(9)；所述预热器(5)的放热段入口连接高温储水罐(8)，所述预热器(5)的放热段出口连接低温储水罐(9)，所述预热器(5)的吸热段入口连接第一透平膨胀机(4)的出口，所述预热器(5)的吸热段出口连接回热器(3)的冷端入口。

5.根据权利要求1所述的压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统，其特征在于，所述二氧化碳的主流循环管路和分流循环管路通过三通汇流管(12)连接于压缩机(1)。

6.根据权利要求5所述的压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统，其特征在于，所述三通汇流管(12)包括：主流端入口、分流端入口和出口；所述三通汇流管(12)的主流端入口连接回热器(3)的冷端出口，所述三通汇流管(12)的分流端入口连接第二透平膨胀机(11)的出口，所述三通汇流管(12)的出口连接压缩机(1)的入口。

7.根据权利要求1所述的压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统，其特征在于，所述压缩机(1)连接有电动机(101)。

8.根据权利要求1所述的压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统，其特征在于，所述第一透平膨胀机(4)连接有第一发电机(102)。

9.根据权利要求1所述的压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统，其特征在于，所述第二透平膨胀机(11)连接有第二发电机(103)。

10.采用权利要求1-9任一项所述的压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统的储能方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及储能技术领域，尤其是涉及一种压缩二氧化碳分流膨胀的熔盐储能系统及方法，该系统包括：压缩机、储能换热器、回热器、第一透平膨胀机、预热器、三通分流管和第二透平膨胀机；压缩机与储能换热器连接，储能换热器通过三通分流管分为二氧化碳的主流循环管路和分流循环管路；主流循环管路依次连接回热器的热端入口、第一透平膨胀机、预热器、回热器的冷端入口、压缩机；分流循环管路依次连接第二透平膨胀机、压缩机。本发明采用的分流设计能够减小回热器两端端差，使回热器效率提高，储能换热器换热量提高，储能系统储热量提高。

技术研发人员：臧一聪,严立新,王喜华
受保护的技术使用者：北京前沿动力科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27