一种压缩CO2储能系统及方法

本发明涉及电力储能，具体涉及一种压缩co2储能系统及方法。

背景技术：

1、我国在“双碳”目标牵引下，可再生能源的应用规模与比例大幅提升。然而，如风电、光伏等可再生能源发电系统不像传统火力发电具有稳定的电力输出，其随机性与波动性非常高。

2、在可再生能源发电系统中辅以储能系统，可有效增加电力调配的弹性、改善电力质量、提升电压稳定性。抽水蓄能、压缩气体储能等机械式储能方案具备高环境效益、高稳定性、高寿命等优势，非常适合建设大规模储能电站。美中不足的是，抽水蓄能方案需要足够高的地势落差，对地理位置的要求相当苛刻；压缩空气储能方案则需要建设大量的高压储气罐，建设成本很高，虽然有研究人员提出了地下洞穴储气方案以解决这一问题，但这又无法避开电站建设的地理选址问题。

3、co2临界点的温度和压力分别为304.55k和7.38mpa，易液化、成本低、同时具有良好的环境性能及热物理性能，以co2代替空气作为储能工质，提高储能密度，降低建设成本。

4、但主要是以气态或液态的方式储存，气态储存方式的储存密度低，需要大量的储存设备，液态的储存方式需要特定的环境，例如低温，这需要大量的外界能量的维持，会造成大量的损失，且低压深冷的长期储存环境对设备的损伤较大。

5、因此，现有技术co2储能工质在储能系统中的难以满足较高储能密度的同时，还能够减少乃至不需要外界能量来维持储存环境，减少损失。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种压缩co2储能系统及方法，以解决现有现有技术co2储能工质在储能系统中的难以满足较高储能密度的同时，还能够减少乃至不需要外界能量来维持储存环境，减少损失的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

3、一种压缩co2储能系统，包括：

4、储罐，内存储有能够吸收co2的吸收剂；

5、空气换热器，与所述储罐形成回路，所述空气换热器通过吸收剂泵与所述储罐连接，吸收剂被泵送至所述空气换热器进行换热后回流至所述储罐；

6、储能系统，包括依次连通的压缩机和第一换热器，吸收剂泵送至所述空气换热器中吸热后释放co2，所述压缩机的进气端接收co2，并将co2压缩后送入所述第一换热器中释放热量以实现储热；

7、高压储气室，与所述第一换热器的出气端连通并用于储存co2；

8、释能系统，包括依次连通的第二换热器和膨胀机，所述第二换热器的进气端与所述高压储气室连通，所述高压储气室中的co2进入所述第二换热器中吸收热量以实现储冷，后进入所述膨胀机做功；

9、所述膨胀机的出气端连接至所述储罐，经所述膨胀机排出的co2与所述储罐内的吸收剂反应，且同时吸收剂被泵送至所述空气换热器中放热后回流至所述储罐。

10、作为本发明的一种优选的实施方式，所述第一换热器和所述第二换热器连接同一热储罐和同一冷储罐，且所述冷储罐、所述第一换热器、所述热储罐和所述第二换热器顺次连接并形成闭合回路；

11、所述储能系统的所述储热储存于所述热储罐并应用于所述释能系统的第二换热器，所述释能系统的所述储冷储存于所述冷储罐并直接应用于所述储能系统的第一换热器；

12、其中，所述冷储罐通过第一介质泵连接所述第一换热器，所述热储罐通过第二介质泵连接所述第二换热器。

13、作为本发明的一种优选的实施方式，所述空气换热器的出口端通过第一管路连接至所述储罐上部的第一位置；所述膨胀机的出气端连接至所述储罐上所述第一位置下方；

14、所述储罐的顶部通过第二管路连接至所述压缩机；

15、其中，在所述第一管路上设置第一控制阀，在所述第二管路上设置第二控制阀。

16、作为本发明的一种优选的实施方式，所述储罐的上部分内设置淋洒件，所述第一管路连接至所述淋洒件，吸收剂自所述淋洒件上分散下落，且所述淋洒件能够让co2向上排出；

17、其中，在所述储罐底部设置搅拌器。

18、作为本发明的一种优选的实施方式，所述第一换热器至少设置为2个且串联设置，相邻所述第一换热器之间均通过一压缩机连接，每个所述第一换热器对应连接一个热储罐。

19、作为本发明的一种优选的实施方式，所述第二换热器至少设置为2个且串联设置，相邻所述第二换热器之间均通过一膨胀机连接，每个所述第二换热器对应连接一个冷储罐。

20、作为本发明的一种优选的实施方式，所述吸收剂为弱碱性化学物质融液或悬浊液；

21、所述弱碱性化学物质包括碳酸盐、磷酸氢盐及弱碱。

22、作为本发明的一种优选的实施方式，所述弱碱性化学物质包括碳酸镁、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、氢氧化锌及氢氧化铅。

23、一种压缩co2储能方法，包括储能过程和释能过程，

24、所述储能过程包括：

25、开启第二控制阀以连通压缩机与储罐，关闭第三控制阀一关闭高压储气室；

26、开启第一控制阀，启动吸收剂泵和储能系统，吸收剂被吸收剂泵泵送至空气换热器中吸收热量反应后分离co2，并随吸收剂回流至储罐内；

27、后，co2经第二管路进入压缩机被压缩形成高温高压co2，高温高压co2进入第一换热器与冷工质换热后存储于高压储气室；

28、所述释能过程包括：

29、关闭第二控制阀以封闭储罐出气端，开启第三控制阀以连通高压储气室与膨胀机；

30、开启第一控制阀，启动吸收剂泵和释能系统，高压co2从高压储气室进入第二换热器与热工质换热后进入膨胀机做工，膨胀机将高温高压co2气体转化为低温低压co2气体向储罐中输入，并与吸收剂反应；

31、后，吸收剂被吸收剂泵泵送至空气换热器中释放反应热量，并回流至储罐内。

32、作为本发明的一种优选的实施方式，所述储能过程中的冷工质换热后形成热工质储存于热储罐，并用于所述释能过程中的第二换热器的热工质供应，将热量换热给所述高压储气室供应的co2，并用于膨胀机做功。

33、本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

34、本发明在储能系统低压侧通过化学吸收的方式储存co2气体，在储能过程中，吸收空气热量而释放co2进行储能，在释能过程中，再吸收释能后的co2气体进行存储，主要利用化学平衡反应的原理，在吸收过程中通过与空气换热散出化学平衡反应的反应热，而保持co2气体吸收率，这种方式能够很大程度的提高储能系统低压侧co2的储存密度，进而提高整体储能密度，仅通过与空气换热实现常温下的释放与吸收，不需要其他能量的维持，能够减少损失。

技术特征：

1.一种压缩co2储能系统，其特征在于，包括

2.根据权利要求1所述的压缩co2储能系统，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的压缩co2储能系统，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的压缩co2储能系统，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的压缩co2储能系统，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的压缩co2储能系统，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的压缩co2储能系统，其特征在于，所述吸收剂为弱碱性化学物质融液或悬浊液；

8.根据权利要求7所述的压缩co2储能系统，其特征在于，

9.一种基于权利要求3-8中的任意一项所述的压缩co2储能系统的压缩co2储能方法，其特征在于，包括储能过程和释能过程，

10.根据权利要求9所述的压缩co2储能方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开了电力储能技术领域的一种压缩CO<subgt;2</subgt;储能系统及方法，CO<subgt;2</subgt;储能系统包括储罐，储罐内存储有能够吸收CO<subgt;2</subgt;的吸收剂；空气换热器通过吸收剂泵与储罐连接；储能系统包括依次连通的压缩机和第一换热器，吸收剂泵送至空气换热器中吸热后释放CO<subgt;2</subgt;，压缩机的进气端接收CO<subgt;2</subgt;，并将CO<subgt;2</subgt;压缩后送入第一换热器中释放热量以实现储热；高压储气室与第一换热器的出气端连通并用于储存CO<subgt;2</subgt;；释能系统包括依次连通的第二换热器和膨胀机，第二换热器的进气端与高压储气室连通，高压储气室中的CO<subgt;2</subgt;进入第二换热器中吸收热量以实现储冷，后进入膨胀机做功；膨胀机的出气端连接至储罐，经膨胀机排出的CO<subgt;2</subgt;与储罐内的吸收剂反应，且同时吸收剂被泵送至空气换热器中放热后回流至储罐。

技术研发人员：潘利生,郝亨隆,史维秀,魏小林
受保护的技术使用者：中国科学院力学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16