[發(fā)明專利]一種基于LNG冷量利用的跨臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910515663.X
• 申請(qǐng)日: 2019-06-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110374838B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王煥然;李智搏;劉明明;李丞宸;嚴(yán)凱;李瑞雄;楊珍帥;張嚴(yán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F04B35/04
• 分類號(hào): F04B35/04;F04B37/18;F04B39/06;F01K7/32;F01K25/10;F01K17/06;F01D15/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發(fā)明一種基于LNG冷量利用的跨臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括二氧化碳循環(huán)回路；所述的二氧化碳循環(huán)回路包括液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)氣罐、第一換熱器、第二換熱器、壓縮機(jī)組、超臨界二氧化碳儲(chǔ)罐和膨脹機(jī)組；液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐的出口經(jīng)第一換熱器蒸發(fā)側(cè)和壓縮機(jī)組連接超臨界二氧化碳儲(chǔ)罐入口；超臨界二氧化碳儲(chǔ)罐的出口依次經(jīng)膨脹機(jī)組、第一換熱器冷凝側(cè)和第二換熱器的冷凝側(cè)連接液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)氣罐的入口；第二換熱器的蒸發(fā)側(cè)入口連接LNG儲(chǔ)罐，出口連接用戶端形成LNG利用回路；通過(guò)LNG作為冷源進(jìn)一步對(duì)第一換熱器冷凝側(cè)流出的液態(tài)二氧化碳進(jìn)行冷凝；壓縮機(jī)組連接低谷電驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)能；膨脹機(jī)組經(jīng)發(fā)電機(jī)與用戶連接進(jìn)行釋能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲(chǔ)能和能量利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于LNG冷量利 用的跨臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著傳統(tǒng)化石能源的日益枯竭和環(huán)境問(wèn)題的日益顯著，可再生能源的利 用受到了越來(lái)越多的重視。風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源所固有的隨機(jī)性和波 動(dòng)性給可再生能源的開(kāi)發(fā)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，因此我們需要發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)來(lái) 有效解決這些問(wèn)題。

目前世界上能夠成熟應(yīng)用的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)只有抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ) 能兩種，抽水蓄能受到地理位置的限制，需要特定的地質(zhì)條件和長(zhǎng)期的足夠 水源，而壓縮空氣儲(chǔ)能依賴汽輪機(jī)技術(shù)、化石燃料的補(bǔ)充燃燒以及合適儲(chǔ)存 的洞穴。近年來(lái)提出了一個(gè)跨臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有壓縮空氣 儲(chǔ)能的特點(diǎn)且無(wú)需燃燒室，我們基于此展開(kāi)研究。

現(xiàn)有技術(shù)中，跨臨界二氧化碳儲(chǔ)能技術(shù)還存在著如下一些問(wèn)題，其發(fā)電 效率和儲(chǔ)能密度還不高，跨臨界二氧化碳儲(chǔ)能技術(shù)中液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐中存 在液化不充分的問(wèn)題，大量富余的LNG作為優(yōu)質(zhì)冷源無(wú)法得到合理利用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于LNG冷量利用的跨 臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)及方法，節(jié)能環(huán)保，設(shè)計(jì)合理，對(duì)能量充分利用，能 夠降低存儲(chǔ)系統(tǒng)的規(guī)模，增加系統(tǒng)的靈活性。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于LNG冷量利用的跨臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括二氧化碳循 環(huán)回路；

所述的二氧化碳循環(huán)回路包括液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)氣罐、第一換熱器、第二 換熱器、壓縮機(jī)組、超臨界二氧化碳儲(chǔ)罐和膨脹機(jī)組；

所述液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐的出口經(jīng)第一換熱器蒸發(fā)側(cè)和壓縮機(jī)組連接超臨 界二氧化碳儲(chǔ)罐入口；

所述超臨界二氧化碳儲(chǔ)罐的出口依次經(jīng)膨脹機(jī)組、第一換熱器冷凝側(cè)和 第二換熱器的冷凝側(cè)連接液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)氣罐的入口；

所述第二換熱器的蒸發(fā)側(cè)入口連接LNG儲(chǔ)罐，出口連接用戶端形成 LNG利用回路；通過(guò)LNG作為冷源進(jìn)一步對(duì)第一換熱器冷凝側(cè)流出的液態(tài) 二氧化碳進(jìn)行冷凝；

所述的壓縮機(jī)組連接低谷電驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)能；

所述的膨脹機(jī)組經(jīng)發(fā)電機(jī)與用戶連接進(jìn)行釋能。

優(yōu)選的，壓縮機(jī)組采用多級(jí)壓縮方式進(jìn)行低谷電儲(chǔ)能，膨脹機(jī)組采用多 級(jí)膨脹方式，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。

優(yōu)選的，還包括熱源與冷源循環(huán)回路；所述的熱源與冷源循環(huán)回路包括 熱源儲(chǔ)罐、換熱器組和冷源儲(chǔ)罐；所述的換熱器組包括設(shè)置在壓縮機(jī)之間的 壓縮側(cè)換熱器和設(shè)置在膨脹機(jī)之間的膨脹側(cè)換熱器；

壓縮側(cè)換熱器設(shè)置在對(duì)應(yīng)壓縮機(jī)的工質(zhì)出口，初級(jí)壓縮機(jī)的工質(zhì)入口連 接第一換熱器蒸發(fā)側(cè)出口，壓縮機(jī)級(jí)間的壓縮側(cè)換熱器蒸發(fā)側(cè)連接前一級(jí)壓 縮機(jī)的出口與下一級(jí)壓縮機(jī)的進(jìn)口，末級(jí)壓縮機(jī)出口連接至超臨界二氧化碳 儲(chǔ)罐入口進(jìn)行能量存儲(chǔ)；每一壓縮側(cè)換熱器的冷凝側(cè)出口均與熱源儲(chǔ)罐進(jìn)口 相連接，冷凝側(cè)入口均與冷源儲(chǔ)罐出口相連接；