[發明專利]一種利用干冰的混合儲能系統及其操作方法

有效

• 申請號: 202111482094.7
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114198168B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 謝永慧;黃丞明;張荻;孫磊
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01K13/00
• 分類號: F01K13/00;F03B13/06;F03B11/02;F03B11/00;F01K25/10;F01K21/00;F01D15/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種利用干冰的混合儲能系統，其特征在于，包括制干冰機、儲氣罐、第一換熱器、第二換熱器、儲水罐、水輪機、第一發電機、蓄水池、第一循環泵、壓縮機、儲液罐、第二循環泵、第三換熱器、透平和第二發電機；

制干冰機的出口與儲氣罐的進口相連，儲氣罐的出口與第一換熱器的第一進口相連，第一換熱器的第一出口與第二換熱器的第一進口相連，第二換熱器的第一出口與儲水罐的第一進口相連，儲水罐的第一出口與壓縮機的進口相連，壓縮機的出口與第二換熱器的第二進口相連，第二換熱器的第二出口與儲液罐的進口相連，儲液罐的出口與第二循環泵的進口相連，第二循環泵的出口與第三換熱器的第一進口相連，第三換熱器的第一出口與透平的進口相連，透平的主軸與第二發電機相連，透平的出口與第一換熱器的第二進口相連，第一換熱器的第二出口與制干冰機相連，蓄水池的出口與第一循環泵的進口相連，第一循環泵的出口與儲水罐的第二進口相連，儲水罐的第二出口與水輪機的進口相連，水輪機的主軸與第一發電機相連，水輪機的出口與蓄水池的進口相連。

2.根據權利要求1所述的一種利用干冰的混合儲能系統，其特征在于，儲氣罐的出口通過第一控制閥與第一換熱器的第一進口相連。

3.根據權利要求2所述的一種利用干冰的混合儲能系統，其特征在于，第二換熱器的第一出口通過第二控制閥與儲水罐的第一進口相連。

4.根據權利要求3所述的一種利用干冰的混合儲能系統，其特征在于，儲水罐的第一出口通過第三控制閥與壓縮機的進口相連。

5.根據權利要求4所述的一種利用干冰的混合儲能系統，其特征在于，儲水罐的第二出口通過第四控制閥與水輪機的進口相連。

6.根據權利要求5所述的一種利用干冰的混合儲能系統，其特征在于，第一循環泵的出口通過第五控制閥與儲水罐的第二進口相連。

7.權利要求6所述的一種利用干冰的混合儲能系統的操作方法，其特征在于，初始狀態下，所有控制閥為關閉狀態；

當用戶處于用電低谷時，打開第二控制閥和第五控制閥，第一循環泵經電力驅動，將蓄水池中的水抽至儲水罐中，達到預定體積后關閉第五控制閥，完成抽水儲能過程；與此同時，制干冰機經電力驅動將從第一換熱器熱流出口排出的二氧化碳氣體制成干冰并輸送至儲氣罐中，干冰在儲氣罐中定容吸熱并升華為低溫二氧化碳氣體，在定容條件下二氧化碳壓力得到提高，當其壓力達到預設值時打開第一控制閥，低溫二氧化碳進入第一換熱器中充當冷源，升溫后的二氧化碳進入第二換熱器中繼續充當冷源，并在換熱后排入儲水罐中，此時打開第三控制閥，二氧化碳在壓縮機的作用下增壓后流入第二換熱器，并利用從儲氣罐中流出的低溫二氧化碳的冷量進行液化，存儲至儲液罐中，完成壓縮二氧化碳儲能過程。

8.根據權利要求7所述的一種利用干冰的混合儲能系統的操作方法，其特征在于，當用戶處于用電高峰時，關閉第三控制閥，打開第四控制閥，存儲在儲水罐中的水在配重及自身勢能作用下流入水輪機中做功，水輪機主軸與第一發電機相連，并驅動其發電，做功后的水排入蓄水池，完成抽水釋能過程；存儲在儲液罐中的液態二氧化碳在第二循環泵的作用下流入第三換熱器中加熱蒸發，氣態二氧化碳流入透平中做功，透平的主軸與第二發電機相連，并驅動其發電，做功后的二氧化碳流入第一換熱器，與從儲氣罐中流出的低溫二氧化碳換熱，冷卻后的二氧化碳流入制干冰機中，完成壓縮二氧化碳釋能過程。