CO2充储驱一体化装置及其控制方法与流程

本发明属于用户侧调峰，涉及一种co2充储驱一体化装置及其控制方法。

背景技术：

1、随着全国各个省市的大工业峰谷电价区间的逐步拉大，如何更有效灵活的利用谷电来降低生产企业的运营成本是急需解决的问题，也是各个企业降本增效的首要举措。由于目前主流储能技术的锂电池的年衰减特性、充放电衰减特性、防火要求等缺点，锂电池在长时储能和针对大型设备的布置灵活性上有所欠缺。

2、根据co2物性设计的压缩机和透平机具有结构紧凑、整机尺寸小、效率高的特点，co2储能技术已成为未来主流的长时储能技术之一，但集中式co2储能存在低压气仓占地面积过大的缺点。

3、有鉴于此，目前急需一种将co2的压缩机、透平机与冶金、水泥、矿业、有色、制造等大型用电企业内的风机、水泵等转动机械设备相结合，作为分散式储能直驱生产转动设备，形成充储驱一体化装置，以解决集中式低压气仓占地大的问题以及能源转换过程损耗的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种co2充储驱一体化装置及其控制方法，以解决能源转换过程损耗的问题，并利用峰谷电价差达到降本增效，同时达到电网调节的目的。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种co2充储驱一体化装置，包括低压气仓、压缩机、高压储罐、透平机以及生产转动设备，所述低压气仓、压缩机、高压储罐以及透平机通过气体管道依次循环连接，且所述透平机的机械能输出端与生产转动设备驱动连接。

4、进一步地，还包括一级加热器，所述一级加热器设置在所述高压储罐与透平机之间，用于间接加热高压储罐中流出的co2。

5、进一步地，所述一级加热器与所述生产转动设备热交换连接，以将生产转动设备的散热用于加热所述高压储罐流出的co2。

6、进一步地，还包括二级加热器，所述二级加热器设置在所述一级加热器与透平机之间，用于间接加热一级加热器中流出的co2。

7、进一步地，还包括排气冷却器，所述排气冷却器安装在透平机与低压气仓之间，用于间接冷却透平机中流出的co2。

8、进一步地，所述二级加热器与所述排气冷却器热交换连接，以将所述排气冷却器的散热用于加热所述一级加热器流出的co2。

9、进一步地，还包括蓄热加热器，所述蓄热加热器安装在二级加热器与透平机之间，用于间接加热所述二级加热器中流出的co2。

10、进一步地，所述蓄热加热器与所述压缩机热交换连接，以将所述压缩机的散热用于加热所述二级加热器流出的co2。

11、进一步地，所述蓄热加热器为双层环管，内部管道为气体流道，并连接在所述气体管道之间，外部管道为相变盐填充床，且外部管道与所述压缩机热交换连接。

12、进一步地，所述生产转动设备的散热为轴承冷却废热。

13、进一步地，所述低压气仓和高压储罐均至少为一个，并与所述生产转动设备一一对应，以形成分散式储能结构。

14、进一步地，所述低压气仓和高压储罐均为一个，且多个所述生产转动设备对应一个低压气仓和高压储罐，以形成集中式储能结构。

15、进一步地，所述低压气仓为一个，且多个所述生产转动设备对应一个低压气仓，所述高压储罐与所述生产转动设备一一对应，以形成集中-分布式储能结构。

16、进一步地，所述高压储罐为一个，且多个所述生产转动设备对应一个高压储罐，所述低压气仓与所述生产转动设备一一对应，以形成分布-集中式储能结构。

17、进一步地，在所述生产转动设备的动力输入端连接有驱动电机。

18、一种co2充储驱一体化装置的控制方法，提供所述的co2充储驱一体化装置，具体包括以下工作模式：

19、1)储能工作模式

20、在低谷电价时段，生产转动设备停机或直接由驱动电机驱动工作，将低压气仓中的co2通过压缩机压缩液化并存储在高压储罐中；

21、2)释能驱动工作模式

22、在峰值电价或平段电价时段，高压储罐中的co2流出，并通过透平机做功直接驱动生产转动设备工作，然后将经过透平机做功减压后的co2存储在低压气仓中。

23、进一步地，该co2充储驱一体化装置还包括一级加热器、二级加热器、蓄热加热器以及排气冷却器，所述一级加热器、二级加热器和蓄热加热器均安装在所述高压储罐与透平机之间，所述排气冷却器安装在所述透平机与低压气仓之间；

24、在释能驱动工作模式中，压储罐中的co2流出后经过一级加热器、二级加热器和蓄热加热器的三级加热后，在进入透平机做功，所述透平机流出的co2经过排气冷却器冷却后再流入低压气仓进行存储。

25、进一步地，所述蓄热加热器为双层环管，内部管道为气体流道，并连接在所述气体管道之间，外部管道为相变盐填充床，且外部管道与所述压缩机热交换连接；

26、在储能工作模式，在压缩机将低压气仓中的co2压缩液化并存储在高压储罐的过程中，所述蓄热加热器通过热交换将所述压缩机的散热存储在相变盐中。

27、进一步地，所述一级加热器与所述生产转动设备热交换连接，以将生产转动设备的散热用于加热所述高压储罐流出的co2，所述二级加热器与所述排气冷却器热交换连接，以将所述排气冷却器的散热用于加热所述一级加热器流出的co2。

28、本发明的有益效果在于：

29、1.本发明提供的一种co2充储驱一体化装置可充分利用峰谷平电价差，在低谷电价时，充储驱一体化装置利用压缩机将低压co2压缩液化存储在压力容器中；在峰值电价或平段电价时，压缩液化的co2通过透平做功直驱生产转动设备工作，减压后的co2存储在集中或分散式的低压气仓中；通过低谷电价储能和峰值电价释能，能有效减少企业峰值外购电量，降低用电成本。

30、2.本发明通过透平机调速调负荷及低压气仓进气调节等手段，能够实现根据生产负荷进行实时快速响应调节，能满足企业全年生产的需求，且不会对电网造成冲击和影响。

31、3.本发明涉及的低压气仓及压力容器布置灵活，在生产转动设备集中放置时可采用集中式储气方案，在生产转动设备放置不集中时可采用分散式储气方案，增加土地利用率，同时可针对单一设备或多台设备共用。

32、4.本发明利用co2常温高压易液化的特性，与生产转动设备相结合，达到充储驱一体化的效果，改变了储能系统先发电上网，工艺设备再下网用电的工作模式，避免了能源转换过程损耗，降低了网侧集中式储能的损失，提高了储能转化效率。

33、5.本发明提供的一种co2充储驱一体化装置，利用透平机的排气及生产转动设备的轴承热量加热压力容器的出气，充分利用了余热，增加储能系统效率。

34、6.本发明提供的一种co2充储驱一体化装置，利用蓄热加热装置在气体管道上完成蓄热及放热节省占地空间。

35、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。