[发明专利]基于二氧化碳气液相变的储能装置与方法

说明书

本发明涉及一种基于二氧化碳气液相变的储能装置与方法。基于二氧化碳气液相变的储能装置包括：储气库；储液罐；储能组件，储能组件设于储气库与储液罐之间，二氧化碳经储能组件由气态变为液态；释能组件，释能组件设置于储气库与储液罐之间，二氧化碳经释能组件由液态变为气态；换热组件，储能组件、释能组件均与换热组件连接，换热组件能将储能组件中产生的部分能量转移至释能组件；热量回收组件，二氧化碳由气态变为液态时放出的能量、二氧化碳进入储气库前冷却时放出的能量、换热介质冷却时放出的能量中，至少有一处能量能经热量回收组件回收并供二氧化碳蒸发时使用。该装置能减少存储与释放过程中的能量浪费，提高能量利用率。

技术领域

本发明涉及能源存储技术领域，特别是涉及一种基于二氧化碳气液相变的储能装置与方法。

背景技术

随着社会经济的发展，人们对于能源的需求量越来越高，但能源消耗的增加使得环境问题较为严重，且煤炭、石油等不可再生的传统能源日益枯竭，大力开发太阳能、风能等新能源以减缓传统能源消耗成为必然选择。由于新能源的间歇性与波动性特点，直接并网会对电网造成一定的冲击，同时用户使用电能的时间与可再生能源产生电能的时间很难保持一致性。因此电能的存储对于能源系统的优化和调节具有重大意义。

在现有的储能技术中，抽水蓄能依赖特定的地质条件，需要足够水源；电化学储能、电磁储能等均存在储能规模较低、安全要求高等使用场景上的局限性；传统压缩空气储能依赖化石能源，而绝热压缩空气储能虽不需要化石能源但压力很高，设备设计制造难度大、成本高，还需要大型储气空间(如岩石洞穴、废弃矿井等)，基础条件要求严苛。

在相关技术中，存在一种通过压缩二氧化碳进行能源存储的方式。其主要原理是在用电低谷期时，用电厂输出的多余电力将二氧化碳进行压缩，并存储起来。当用电高峰期时，再将其释放，并通过透平对外做功。然而，目前的一些二氧化碳储能系统在存储与释放能量过程中，存在较多的能量浪费，能量利用率较低。

发明内容

基于此，为了解决上述传统储能系统中存在的主要技术问题，本发明提出一种基于二氧化碳气液相变的储能装置，通过该装置进行存储与释放能量时，能够减少存储与释放过程中的能量浪费，提高能量利用率。

基于二氧化碳气液相变的储能装置，包括：

储气库，所述储气库用于存储气态二氧化碳，所述储气库的容积能够变化；

储液罐，所述储液罐用于存储液态二氧化碳；

储能组件，所述储能组件用于存储能量，所述储能组件设置于所述储气库与所述储液罐之间，二氧化碳经所述储能组件由气态转变为液态；

释能组件，所述释能组件用于释放能量，所述释能组件设置于所述储气库与所述储液罐之间，二氧化碳经所述释能组件由液态转变为气态；

换热组件，所述储能组件、所述释能组件均与所述换热组件连接，换热介质在所述换热组件中流动，所述换热组件能够将所述储能组件中产生的部分能量转移至所述释能组件中；

热量回收组件，二氧化碳由气态转变为液态时放出的能量、二氧化碳进入所述储气库之前冷却时放出的能量、换热介质冷却时放出的能量中，至少有一处能量能够经所述热量回收组件回收，并供二氧化碳蒸发时使用。

在其中一个实施例中，所述释能组件包括蒸发器，二氧化碳经所述蒸发器由液态转变为气态，所述热量回收组件与所述蒸发器连接。

在其中一个实施例中，所述储能组件包括冷凝器，二氧化碳经所述冷凝器由气态转变为液态，所述冷凝器与所述热量回收组件连接。

在其中一个实施例中，所述释能组件还包括节流膨胀阀，所述节流膨胀阀位于所述储液罐与所述蒸发器之间，所述节流膨胀阀用于使经所述储液罐流出的二氧化碳膨胀降压。

在其中一个实施例中，所述蒸发器与所述冷凝器能够合并以形成相变换热器。