[发明专利]一种基于闪蒸与引射器的液态二氧化碳储能系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于闪蒸与引射器的液态二氧化碳储能系统及方法，主要由闪蒸模块、压缩模块、膨胀模块、自冷凝模块组成，基于闪蒸原理实现二氧化碳储能工质在低压液态条件下无热源蒸发，利用引射器实现低压液态二氧化碳的无冷源自冷凝，同时也可为用户提供热能与冷能。采用液态二氧化碳储能系统来平抑太阳能、风能等可再生能源的功率波动，提高可再生能源的利用率。本发明对于提高新能源电力的利用率，减少碳排放等方面具有重要的现实意义和工程应用价值。

技术领域

本发明属于物理储能技术领域，特别涉及一种基于闪蒸与引射器的液态二氧化碳储能系统及方法。

背景技术

能源作为经济发展的关键因素，是人类社会发展的动力之源。长期以来，化石能源在能源消费结构中始终占据主导地位，然而常规化石能源的储量有限，燃烧后带来的碳排放，硫化物排放对环境造成了严重影响。虽然可再生能源丰富，然而，受气象条件制约，可再生能源电力呈现出明显的间歇性、波动性的特点，大规模的可再生能源发电直接并网会严重破坏电力系统稳定，因此导致“弃风”、“弃光”现象严重。如何提高可再生能源的并网容量等级，改善可再生能源发电利用率，是打破当前可再生能源发展瓶颈的关键。

储能技术可分时存储与释放电能，实现能量时空转移，为解决当前可再生能源的问题提供了有效途径。在大规模储能技术中，抽水蓄能已有较多的工程应用，压缩气体储能技术也在国外有商业化运行的案例。然而，抽水蓄能依赖大量的水资源以及地势条件，同时建设周期长，投资成本大，并不适用于我国太阳能、风能资源丰富的内陆地区。压缩气体储能技术可摆脱地理条件的依赖，具有储能效率高，运行灵活，经济性好等优点，是新一代大规模储能技术的研究重点。

现阶段压缩气体储能技术中，空气作为最常见的工质，基于燃气轮机动力循环，使用化石燃料补燃仍存在环境污染的缺点，且需要大规模的天然洞穴或水下储气装置来保证系统存储容量；液化空气可以极大的减小存储容积，提高储能密度，但是系统结构复杂，-195℃的低温条件带来部件材料要求高等问题。二氧化碳由于流体密度高，工质热容大的优点，作为储能介质时更具有优势。二氧化碳以气态存储时，需要采用节流阀使气体存储和释放保持恒定压力，造成系统效率低，储能密度不高的问题；二氧化碳液态存储时，依赖冷源，同时需要大面积的相变换热器(蒸发器、冷凝器)，极大的降低了系统应用的灵活性以及结构紧凑性。

随着可再生能源发电装机容量的迅速增长，可再生能源的不稳定性对现有电网的稳定性带来了巨大冲击，提高电网对新能源电力的接纳能力，加快我国能源结构向绿色可持续发展体系的转变迫在眉睫。现有的大规模储能技术中，抽水蓄能依赖于充足的水利资源以及较大的地势差，限制了其应用场合；压缩空气储能系统受限于污染物排放、低储能密度，地理条件依赖等，未得到进一步发展；已提出的压缩二氧化碳储能系统存在依赖冷源、换热器庞大等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于闪蒸与引射器的液态二氧化碳储能系统及方法，以克服现有大规模储能技术存在的缺陷，本发明能够减少大规模“弃风”、“弃光”，提高新能源电力的并网容量，对于减少碳排放、加快能源结构转型，具有重要的科学意义和工程应用价值。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于闪蒸与引射器的液态二氧化碳储能系统，包括依次相连的低压二氧化碳储液罐、闪蒸模块、压缩模块、高压二氧化碳储液罐、膨胀模块以及自冷凝模块，且自冷凝模块的出口端与低压二氧化碳储液罐的入口端相连形成循环回路；

所述压缩模块包括压缩机、工质泵、冷却器和混合器，所述闪蒸模块的气态出口连接至压缩机，所述闪蒸模块的液态出口连接至工质泵，所述压缩机和工质泵通过电动机驱动，所述电动机的电能由可再生能源产生，所述压缩机的出口通过冷却器与用户换热后连接至混合器，所述工质泵的出口端连接至混合器，所述混合器的出口连接至高压二氧化碳储液罐；