[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

本發明一種利用干冰的混合儲能系統及其操作方法，該系統包括制干冰機等，制干冰機的出口通過儲氣罐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，儲水罐的第一出口通過壓縮機與第二換熱器的第二進口相連，第二換熱器的第二出口通過儲液罐、第二循環泵和第三換熱器與透平的進口相連，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，蓄水池的出口通過第一循環泵和儲水罐與水輪機的進口相連，水輪機的出口與蓄水池的進口相連。該控制方法具有用電低谷和用電高峰兩種控制方式。本發明能夠滿足較廣范圍的儲能應用，且布置靈活，易于推廣。

技術領域

本發明屬于儲能技術領域，具體涉及一種利用干冰的混合儲能系統及其操作方法。

背景技術

為應對化石能源過度開發利用帶來的能源與環境危機，以新能源大規模開發利用為特征的新一輪能源變革正在世界范圍內蓬勃興起。然而新能源發電存在隨機性、間歇性和波動性，這使得電網和電力供應系統的安全性和穩定性備受考驗。針對這一問題，儲能技術因其具有分時能量存儲與釋放的能力，從而可以平抑電網中功率波動，提高電網對新能源電力的接受能力，被認為是解決該問題的有效途徑。

受限于技術水平等因素，目前能夠實現大規模應用的儲能技術只有抽水蓄能技術和壓縮氣體儲能技術。但傳統的抽水蓄能技術對地形條件有嚴格的限制，必須要有足夠的落差才具有可行性。而傳統的壓縮氣體儲能以高壓空氣進行存儲，同樣受限于地形條件，需要較大體積的儲氣洞穴，同時還需要額外的燃料提供熱量以保證其功率，在此基礎上發展而來的絕熱壓縮空氣儲能技術雖擺脫了對額外燃料的依賴，但只要儲能過程中空氣以氣態進行存儲，系統就會存在儲能密度低的問題，而由于空氣臨界溫度(約-193℃)較低，導致其不僅難以液化，還對部件材料的要求較高。

因此，亟需開發一種新型的儲能系統，以解決抽水蓄能技術和壓縮氣體儲能技術受地形條件制約，以及壓縮氣體儲能技術儲能密度受限的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用干冰的混合儲能系統及其操作方法，以解決上述存在的一個或多個技術問題。本發明的混合儲能系統，能夠耦合抽水蓄能系統和壓縮二氧化碳儲能系統，解決其受地形條件制約的問題，并提高儲能容量與儲能密度，同時可實現多種等級的能量存儲及釋放功能，能夠滿足較廣范圍的儲能應用，相關參數容易實現，布置靈活，易于推廣。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種利用干冰的混合儲能系統，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。

本發明進一步的改進在于，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。

本發明進一步的改進在于，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。

本發明進一步的改進在于，儲水罐的第一出口通過第三控制閥與壓縮機的進口相連。

本發明進一步的改進在于，儲水罐的第二出口通過第四控制閥與水輪機的進口相連。