可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统及其控制方法与流程

本发明涉及储能，具体而言，涉及一种可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统及其控制方法。

背景技术：

1、二氧化碳气液相变储能技术具有结构简单、布置灵活、储能效率较高等优势。气液相变二氧化碳储能系统在储能过程中利用多余的电力将常温常压的气态二氧化碳压缩后冷凝为中压的液态二氧化碳储存在储罐内，大多采用常温水进行冷凝。当外界电力不足或实际需要降低压缩机运行负荷时(比如配合调峰)，此时压缩机出力不足导致二氧化碳压力下降，或者在压缩机启机过程中压缩机的工作状态偏离设计工况，压缩机出口的二氧化碳压力没有达到储能压力时，会出现常温水无法冷凝中压气态二氧化碳、导致系统效率下降甚至无法正常运行的情形。

2、需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的至少一个不足，提供一种可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统及其控制方法，扩宽二氧化碳储能系统所适应的储能压力的范围，能够满足不同的储能压力需求，进一步提升系统适用范围，提高系统储能效率与能量利用率。

2、根据本发明的第一个方面，提供一种可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统，包括依次闭环连接的储气库、储能组件、二氧化碳冷凝器、储能容器和释能组件，以及包括控制模块和可变温冷源组件；所述储气库的出口与所述储能组件的入口连接，所述储能组件的出口与所述二氧化碳冷凝器的二氧化碳通道的入口连接，所述二氧化碳冷凝器的二氧化碳通道的出口与所述储能容器的入口连接；所述储能容器的出口与所述释能组件的入口连接，所述释能组件的出口与所述储气库的入口连接；

3、其中，所述控制模块用于根据所述储能组件输出的气相二氧化碳的状态参数，控制所述可变温冷源组件输出对应工作参数的冷却介质；所述二氧化碳冷凝器用于，在所述可变温冷源组件提供的冷却介质的冷却下，使得流经所述二氧化碳冷凝器的气相二氧化碳被冷凝为液相。

4、根据本发明的一种实施方式，所述储能组件输出的气相二氧化碳的状态参数包括气相二氧化碳的储能压力；

5、所述控制模块用于根据所述储能组件输出的气相二氧化碳的储能压力，控制所述可变温冷源组件输出对应温度的冷却介质至所述二氧化碳冷凝器。

6、根据本发明的一种实施方式，所述储能组件输出的气相二氧化碳的状态参数还包括气相二氧化碳的流量和温度；

7、所述控制模块用于根据所述储能组件输出的气相二氧化碳的流量和温度，控制所述可变温冷源组件输出对应流量的冷却介质至所述二氧化碳冷凝器。

8、根据本发明的一种实施方式，所述储能组件包括一个或一个以上串联或并联的储能换热单元，每个所述储能换热单元包括二氧化碳压缩机和二氧化碳换热器，所述二氧化碳压缩机的出口与所述二氧化碳换热器的二氧化碳入口连接；始端的所述储能换热单元中的所述二氧化碳压缩机与所述储气库连接，末端的所述储能换热单元中的所述二氧化碳换热器与所述二氧化碳冷凝器连接，所述储能组件输出的气相二氧化碳的储能压力，为末端的所述储能换热单元的二氧化碳压缩机出口、二氧化碳换热器的二氧化碳出口或者所述二氧化碳冷凝器的二氧化碳通道的入口的二氧化碳的压力。

9、根据本发明的一种实施方式，所述可变温冷源组件包括供冷部分和制冷部分；

10、所述供冷部分用于向所述二氧化碳冷凝器提供冷却介质；

11、所述制冷部分用于在所述控制模块的控制下控制提供至所述二氧化碳冷凝器的所述冷却介质的温度。

12、根据本发明的一种实施方式，所述制冷部分包括制冷剂压缩机、制冷剂冷凝器、制冷剂膨胀阀和制冷剂蒸发器；所述制冷剂压缩机的出口与所述制冷剂冷凝器的制冷剂通道的入口连接，所述制冷剂冷凝器的制冷剂通道的出口与所述制冷剂膨胀阀的入口连接，所述制冷剂膨胀阀的出口与所述制冷剂蒸发器的制冷剂通道的入口连接，所述制冷剂蒸发器的制冷剂通道的出口与所述制冷剂压缩机的入口连接；

13、所述供冷部分包括第一管路和第二管路；所述第一管路的入口与所述制冷剂蒸发器的冷却介质通道的出口连接，所述第一管路的出口与所述二氧化碳冷凝器的冷却介质通道的入口连接，所述第二管路的入口与所述二氧化碳冷凝器的冷却介质通道的出口连接，所述第二管路的出口与所述制冷剂蒸发器的冷却介质通道的入口连接。

14、根据本发明的一种实施方式，所述控制模块被配置为：根据所述储能组件输出的气相二氧化碳的储能压力，控制所述制冷剂膨胀阀的开度。

15、根据本发明的一种实施方式，所述制冷部分还包括位于所述制冷剂膨胀阀和所述制冷剂蒸发器之间的流量控制阀；

16、所述控制模块被配置为，根据所述储能组件输出的气相二氧化碳的流量，控制所述流量控制阀的开度。

17、根据本发明的一种实施方式，所述可变温冷源组件包括制冷剂压缩机、制冷剂冷凝器和制冷剂膨胀阀；

18、其中，所述制冷剂压缩机的入口与所述二氧化碳冷凝器的冷却介质通道的出口连接，所述制冷剂压缩机的出口与所述制冷剂冷凝器的制冷剂通道的入口连接，所述制冷剂冷凝器的制冷剂通道的出口与所述制冷剂膨胀阀的入口连接，所述制冷剂膨胀阀的出口与所述二氧化碳冷凝器的冷却介质通道的入口连接；

19、所述控制模块被配置为，根据所述储能组件输出的气相二氧化碳的压力，控制所述制冷剂膨胀阀的开度。

20、根据本发明的第二个方面，提供一种可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统的控制方法，包括：

21、在储能阶段，所述储能组件和所述二氧化碳冷凝器工作以将所述储气库中的气相二氧化碳压缩并冷凝为液相二氧化碳，并存储于所述储能容器中；所述控制模块根据所述储能组件中的气相二氧化碳的状态参数，控制所述可变温冷源组件输出对应工作参数的冷却介质，以保证流经所述二氧化碳冷凝器的气相二氧化碳被冷凝至液相。

22、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

技术特征：

1.一种可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统，其特征在于，包括依次闭环连接的储气库、储能组件、二氧化碳冷凝器、储能容器和释能组件，以及包括控制模块和可变温冷源组件；所述储气库的出口与所述储能组件的入口连接，所述储能组件的出口与所述二氧化碳冷凝器的二氧化碳通道的入口连接，所述二氧化碳冷凝器的二氧化碳通道的出口与所述储能容器的入口连接；所述储能容器的出口与所述释能组件的入口连接，所述释能组件的出口与所述储气库的入口连接；

2.根据权利要求1所述的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述储能组件输出的气相二氧化碳的状态参数包括气相二氧化碳的储能压力；

3.根据权利要求2所述的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述储能组件输出的气相二氧化碳的状态参数还包括气相二氧化碳的流量和温度；

4.根据权利要求2所述的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述储能组件包括一个或一个以上串联或并联的储能换热单元，每个所述储能换热单元包括二氧化碳压缩机和二氧化碳换热器，所述二氧化碳压缩机的出口与所述二氧化碳换热器的二氧化碳入口连接；始端的所述储能换热单元中的所述二氧化碳压缩机与所述储气库连接，末端的所述储能换热单元中的所述二氧化碳换热器与所述二氧化碳冷凝器连接，所述储能组件输出的气相二氧化碳的储能压力，为末端的所述储能换热单元的二氧化碳压缩机出口、二氧化碳换热器的二氧化碳出口或者所述二氧化碳冷凝器的二氧化碳通道的入口的二氧化碳的压力。

5.根据权利要求1所述的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述可变温冷源组件包括供冷部分和制冷部分；

6.根据权利要求5所述的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述制冷部分包括制冷剂压缩机、制冷剂冷凝器、制冷剂膨胀阀和制冷剂蒸发器；所述制冷剂压缩机的出口与所述制冷剂冷凝器的制冷剂通道的入口连接，所述制冷剂冷凝器的制冷剂通道的出口与所述制冷剂膨胀阀的入口连接，所述制冷剂膨胀阀的出口与所述制冷剂蒸发器的制冷剂通道的入口连接，所述制冷剂蒸发器的制冷剂通道的出口与所述制冷剂压缩机的入口连接；

7.根据权利要求6所述的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述控制模块被配置为：根据所述储能组件输出的气相二氧化碳的储能压力，控制所述制冷剂膨胀阀的开度。

8.根据权利要求6所述的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述制冷部分还包括位于所述制冷剂膨胀阀和所述制冷剂蒸发器之间的流量控制阀；

9.根据权利要求1所述的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统，其特征在于，所述可变温冷源组件包括制冷剂压缩机、制冷剂冷凝器和制冷剂膨胀阀；

10.一种权利要求1～9任意一项所述的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统的控制方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统及其控制方法，属于储能技术领域。该可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统包括依次闭环连接的储气库、储能组件、二氧化碳冷凝器、储能容器和释能组件，以及包括控制模块和可变温冷源组件。其中，所述控制模块用于根据所述储能组件输出的气相二氧化碳的状态参数，控制所述可变温冷源组件输出对应工作参数的冷却介质；所述二氧化碳冷凝器用于，在所述可变温冷源组件提供的冷却介质的冷却下，使得流经所述二氧化碳冷凝器的气相二氧化碳被冷凝为液相。该可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统能够适应不同的储能压力。

技术研发人员：谢永慧,汪晓勇,王鼎,孙磊,郭永亮,张荻,杨彪,陈强,王林
受保护的技术使用者：百穰新能源科技（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13