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

背景技術(shù)：

1、以風(fēng)能、太陽(yáng)能等為代表的可再生能源具有明顯的波動(dòng)性、周期性和不確定性等缺點(diǎn)，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(jìn)火電機(jī)組的靈活性改造，提升火電機(jī)組的調(diào)峰能力，另一方面儲(chǔ)能技術(shù)的引入不但是實(shí)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(jì)性。

2、壓縮二氧化碳儲(chǔ)能技術(shù)具有儲(chǔ)能密度大、經(jīng)濟(jì)成本低、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、負(fù)碳排放等多方面優(yōu)勢(shì)，適合我國(guó)大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)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(chǔ)能方式存在較大的局限性，低壓端儲(chǔ)存的能量密度不夠高，需要巨大的存儲(chǔ)空間。

技術(shù)實(shí)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?jí)嚎s儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的高密度存儲(chǔ)，能夠有效突破二氧化碳低壓端的存儲(chǔ)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(chǔ)存的超臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括

4、低壓存儲(chǔ)系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)低壓二氧化碳；

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

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

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

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

9、基于多孔液體吸收儲(chǔ)存的超臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能方法：

10、用電低谷時(shí)，吸收劑從低壓存儲(chǔ)罐出口流出，經(jīng)節(jié)流閥調(diào)節(jié)后在第一換熱器進(jìn)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(jìn)入第二換熱器進(jìn)行換熱，出口低溫低壓二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入壓縮機(jī)，由風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、火力發(fā)電產(chǎn)生的過(guò)剩電量，經(jīng)電路輸送至電動(dòng)機(jī)，在壓縮機(jī)作用下將這部分過(guò)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(jī)出口流出并進(jìn)入高壓存儲(chǔ)罐進(jìn)行儲(chǔ)存；

11、用電高峰時(shí)，高壓存儲(chǔ)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(jìn)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(duì)膨脹機(jī)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(jìn)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(jìn)入吸收塔，吸收劑在第一換熱器加熱再生后儲(chǔ)存在吸收塔內(nèi)，對(duì)低溫低壓二氧化碳進(jìn)行吸收，吸收劑存儲(chǔ)在低壓存儲(chǔ)罐內(nèi)。

12、基于多孔液體吸收儲(chǔ)存的超臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能方法：

13、用電低谷時(shí)，吸收劑從低壓存儲(chǔ)罐出口流出，經(jīng)節(jié)流閥調(diào)節(jié)后在再生塔進(jìn)行脫附，從吸收劑中脫離的高溫低壓氣體從再生塔出口進(jìn)入熱循環(huán)系統(tǒng)的第一換熱器進(jìn)行換熱，出口低溫低壓二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入壓縮機(jī)，由風(fēng)力發(fā)電(18)、光伏發(fā)電、火力發(fā)電產(chǎn)生的過(guò)剩電量，經(jīng)電路輸送至電動(dòng)機(jī)，在壓縮機(jī)作用下將這部分過(guò)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(jī)出口流出并進(jìn)入高壓存儲(chǔ)罐進(jìn)行儲(chǔ)存；

14、用電高峰時(shí)，高壓存儲(chǔ)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(jìn)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(duì)膨脹機(jī)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(jìn)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(jìn)入低壓存儲(chǔ)罐，被吸收劑吸收并存儲(chǔ)。

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(shí)現(xiàn)了降低了二氧化碳?jí)嚎s儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)的成本，提升儲(chǔ)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(chǔ)端的問(wèn)題，大幅減小系統(tǒng)投資成本。

18、本發(fā)明通過(guò)化學(xué)吸收法實(shí)現(xiàn)二氧化碳低壓端的高密度存儲(chǔ)，超臨界二氧化碳?jí)嚎s儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)可再生能源系統(tǒng)產(chǎn)生的過(guò)剩電量，并在用電高峰時(shí)進(jìn)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(chǔ)存的超臨界二氧化碳儲(chǔ)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(chǔ)存的超臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：所述低壓存儲(chǔ)系統(tǒng)包括吸收塔(26)、低壓存儲(chǔ)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(chǔ)存的超臨界二氧化碳儲(chǔ)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(chǔ)罐(7)、第一高溫介質(zhì)儲(chǔ)罐(8)、第二高溫介質(zhì)儲(chǔ)罐(9)、第二低溫介質(zhì)儲(chǔ)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(xiàng)所述的基于多孔液體吸收儲(chǔ)存的超臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)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(chǔ)存的超臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)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(chǔ)存的超臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)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(chǔ)存的超臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：所述低壓存儲(chǔ)系統(tǒng)包括低壓存儲(chǔ)罐(1)及再生塔(28)；所述低壓存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)存的超臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)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(chǔ)存的超臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)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(kuò)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(chǔ)存的超臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
基于多孔液體吸收儲(chǔ)存的超臨界二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)及方法，屬于能源儲(chǔ)存工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。包括低壓存儲(chǔ)系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)低壓二氧化碳；壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)，用于壓縮二氧化碳儲(chǔ)能工質(zhì)；高壓存儲(chǔ)系統(tǒng)，用于獲得并存儲(chǔ)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(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；熱循環(huán)系統(tǒng)與壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)和膨脹釋能系統(tǒng)進(jìn)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(chǔ)端的問(wèn)題，大幅減小系統(tǒng)投資成本。通過(guò)化學(xué)吸收法實(shí)現(xiàn)二氧化碳低壓端的高密度存儲(chǔ)，超臨界二氧化碳?jí)嚎s儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)可再生能源系統(tǒng)產(chǎn)生的過(guò)剩電量，并在用電高峰時(shí)進(jìn)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(hù)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