本發(fā)明屬于能源儲存工業(yè)，具體涉及一種基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、以風(fēng)能、太陽能等為代表的可再生能源具有明顯的波動性、周期性和不確定性等缺點，使得可再生能源滲透率較高的電網(wǎng)面臨著能源平衡和電網(wǎng)穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)。一方面要推進火電機組的靈活性改造，提升火電機組的調(diào)峰能力，另一方面儲能技術(shù)的引入不但是實現(xiàn)可再生能源發(fā)電規(guī)?；尤氲闹匾侄?，而且可以提高電網(wǎng)輸配電側(cè)的整體效率、安全性和經(jīng)濟性。

2、壓縮二氧化碳儲能技術(shù)具有儲能密度大、經(jīng)濟成本低、運行壽命長、負(fù)碳排放等多方面優(yōu)勢，適合我國大規(guī)模長時儲能系統(tǒng)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展的需求，具有非常廣闊的發(fā)展前景。然而，上述儲能方式存在較大的局限性，低壓端儲存的能量密度不夠高，需要巨大的存儲空間。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種基于多孔液體的超臨界二氧化碳壓縮儲能系統(tǒng)，實現(xiàn)二氧化碳的高密度存儲，能夠有效突破二氧化碳低壓端的存儲缺陷。

2、本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

3、基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)，包括

4、低壓存儲系統(tǒng)，用于存儲低壓二氧化碳；

5、壓縮儲能系統(tǒng)，與低壓存儲系統(tǒng)相連，用于壓縮二氧化碳儲能工質(zhì)；

6、高壓存儲系統(tǒng)，與壓縮儲能系統(tǒng)相連，用于獲得并存儲高壓超臨界二氧化碳；

7、膨脹釋能系統(tǒng)，與高壓存儲系統(tǒng)相連，并連接有發(fā)電機，用于高壓超臨界膨脹釋能并推動發(fā)電機發(fā)電；

8、熱循環(huán)系統(tǒng)，連接在壓縮儲能系統(tǒng)和膨脹釋能系統(tǒng)中，熱循環(huán)系統(tǒng)與壓縮儲能系統(tǒng)和膨脹釋能系統(tǒng)進行熱量交換與熱量循環(huán)。

9、基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)的儲能方法：

10、用電低谷時，吸收劑從低壓存儲罐出口流出，經(jīng)節(jié)流閥調(diào)節(jié)后在第一換熱器進行加熱，吸收劑受熱釋放出高溫低壓氣體，流經(jīng)酸洗塔除去揮發(fā)氨和水，酸洗塔出口的二氧化碳?xì)怏w進入第二換熱器進行換熱，出口低溫低壓二氧化碳?xì)怏w進入壓縮機，由風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、火力發(fā)電產(chǎn)生的過剩電量，經(jīng)電路輸送至電動機，在壓縮機作用下將這部分過剩電量轉(zhuǎn)化為低溫高壓超臨界二氧化碳的內(nèi)能，低溫高壓超臨界二氧化碳從壓縮機出口流出并進入高壓存儲罐進行儲存；

11、用電高峰時，高壓存儲罐中的低溫高壓超臨界二氧化碳經(jīng)節(jié)流閥調(diào)節(jié)后進入第三換熱器冷側(cè)入口，換熱后得到高溫高壓超臨界二氧化碳，高溫高壓超臨界二氧化碳對膨脹機做功，高溫高壓超臨界膨脹做功后變成高溫低壓二氧化碳，進入第四換熱器熱側(cè)入口，第四換熱器熱側(cè)出口的低溫低壓二氧化碳進入吸收塔，吸收劑在第一換熱器加熱再生后儲存在吸收塔內(nèi)，對低溫低壓二氧化碳進行吸收，吸收劑存儲在低壓存儲罐內(nèi)。

12、基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)的儲能方法：

13、用電低谷時，吸收劑從低壓存儲罐出口流出，經(jīng)節(jié)流閥調(diào)節(jié)后在再生塔進行脫附，從吸收劑中脫離的高溫低壓氣體從再生塔出口進入熱循環(huán)系統(tǒng)的第一換熱器進行換熱，出口低溫低壓二氧化碳?xì)怏w進入壓縮機，由風(fēng)力發(fā)電(18)、光伏發(fā)電、火力發(fā)電產(chǎn)生的過剩電量，經(jīng)電路輸送至電動機，在壓縮機作用下將這部分過剩電量轉(zhuǎn)化為低溫高壓超臨界二氧化碳的內(nèi)能，低溫高壓超臨界二氧化碳從壓縮機出口流出并進入高壓存儲罐進行儲存；

14、用電高峰時，高壓存儲罐中的低溫高壓超臨界二氧化碳經(jīng)節(jié)流閥調(diào)節(jié)后進入熱循環(huán)系統(tǒng)的第二換熱器冷側(cè)入口，換熱后得到高溫高壓超臨界二氧化碳，高溫高壓超臨界二氧化碳對膨脹機做功，高溫高壓超臨界膨脹做功后變成高溫低壓二氧化碳，進入熱循環(huán)系統(tǒng)的第三換熱器熱側(cè)入口，第三換熱器熱側(cè)出口的低溫低壓二氧化碳進入低壓存儲罐，被吸收劑吸收并存儲。

15、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

16、本發(fā)明實現(xiàn)了降低了二氧化碳壓縮儲能系統(tǒng)建設(shè)的成本，提升儲能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率，提高能量效率和利用率。

17、本發(fā)明采用吸收劑為多孔液體吸收劑?？商峁┤菁{二氧化碳的永久空隙，能夠解決二氧化碳低壓存儲端的問題，大幅減小系統(tǒng)投資成本。

18、本發(fā)明通過化學(xué)吸收法實現(xiàn)二氧化碳低壓端的高密度存儲，超臨界二氧化碳壓縮儲能系統(tǒng)存儲可再生能源系統(tǒng)產(chǎn)生的過剩電量，并在用電高峰時進行膨脹發(fā)電，有助于提高電網(wǎng)的調(diào)峰能力。

技術(shù)特征：

1.一種基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：包括

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述低壓存儲系統(tǒng)包括吸收塔(26)、低壓存儲罐(1)及余熱利用系統(tǒng)；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述熱循環(huán)系統(tǒng)包括第一換熱器(3)、第二換熱器(4)、第三換熱器(5)、第四換熱器(6)、第一低溫介質(zhì)儲罐(7)、第一高溫介質(zhì)儲罐(8)、第二高溫介質(zhì)儲罐(9)、第二低溫介質(zhì)儲罐(10)、第二循環(huán)泵(11)、第一循環(huán)泵(12)、第四循環(huán)泵(13)及第三循環(huán)泵(14)；

4.一種利用權(quán)利要求1～3任意一項所述的基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)的儲能方法，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)的儲能方法，其特征在于：所述吸收劑為多孔液體吸收劑，所述多孔液體吸收劑為多孔固體與氨水混合物。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)的儲能方法，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述低壓存儲系統(tǒng)包括低壓存儲罐(1)及再生塔(28)；所述低壓存儲罐(1)入口分別與再生塔(28)出口、熱循環(huán)系統(tǒng)的第四換熱器(6)出口相連，低壓存儲罐(1)出口與再生塔(28)入口連接，且兩者之間連接的管道上安裝有節(jié)流閥(2)。

8.一種利用權(quán)利要求1、權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)的儲能方法，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)的儲能方法，其特征在于：所述吸收劑為多孔離子液體吸收劑，所述多孔離子液體吸收劑由多孔客體、大體積位阻溶劑組成的懸浮液，或本身含有孔隙的空腔分子組成的純液體，或具有內(nèi)在孔隙率的微孔擴展框架在高溫或和高壓下熔融并以液態(tài)形式存在的純流體。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)的儲能方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
基于多孔液體吸收儲存的超臨界二氧化碳儲能系統(tǒng)及方法，屬于能源儲存工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。包括低壓存儲系統(tǒng)，用于存儲低壓二氧化碳；壓縮儲能系統(tǒng)，用于壓縮二氧化碳儲能工質(zhì)；高壓存儲系統(tǒng)，用于獲得并存儲高壓超臨界二氧化碳；膨脹釋能系統(tǒng)，用于高壓超臨界膨脹釋能并推動發(fā)電機發(fā)電；熱循環(huán)系統(tǒng)與壓縮儲能系統(tǒng)和膨脹釋能系統(tǒng)進行熱量交換與熱量循環(huán)。本發(fā)明采用多孔液體吸收劑?？商峁┤菁{二氧化碳的永久空隙，能夠解決二氧化碳低壓存儲端的問題，大幅減小系統(tǒng)投資成本。通過化學(xué)吸收法實現(xiàn)二氧化碳低壓端的高密度存儲，超臨界二氧化碳壓縮儲能系統(tǒng)存儲可再生能源系統(tǒng)產(chǎn)生的過剩電量，并在用電高峰時進行膨脹發(fā)電，有助于提高電網(wǎng)的調(diào)峰能力。

技術(shù)研發(fā)人員：張宇,李鋆芝,馮冬冬,高建民,杜謙,董鶴鳴
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2