CN115118017A - 一种开放式液态二氧化碳储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及二氧化碳储能技术领域，具体涉及一种开放式液态二氧化碳储能系统，包括：储液件，用于储存液态二氧化碳;压缩机组，其出口端与所述储液件连通，所述压缩机组与所述储液件之间安装有常温冷却器;膨胀机组，其入口端与所述储液件连通。二氧化碳气体流入到压缩机组中进行压缩，压缩过程中二氧化碳气体压力增加，温度升高。压缩完成后的二氧化碳经过常温冷却器降温液化后，储存到储液件中，以实现储能。在需要用能时，液态二氧化碳经液体泵增压后进入到膨胀机组中膨胀做功，完成能量的释放。相对于闭式二氧化碳储能系统，该系统中无需设置多个二氧化碳存储设备，简化了系统结构，提高了系统效率并降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化碳储能技术领域，具体涉及一种开放式液态二氧化碳储能系统。
背景技术
可再生能源规模利用是实现“碳达峰、碳中和”的主要技术途径之一，然而可再生能源具有间歇性、波动性等问题，其大规模消纳离不开储能。同时储能还是提高电力系统效率、安全性和可靠性的关键技术，也是分布式能源系统和智能电网的关键技术。
二氧化碳储能技术是一种利用二氧化碳的压缩和膨胀进行能量存储与释放的储能技术。在用电低谷期，可以用多余电力将二氧化碳进行压缩，并以液态形式存储起来。在用电高峰期，再将二氧化碳释放，通过透平驱动发电机输出电力，从而充分利用能量，实现调峰填谷。然而现有技术中为了方便二氧化碳的利用，提升二氧化碳液化率，避免二氧化碳冷凝时冷量不足，会预先将二氧化碳处理为超临界状态，利用超临界二氧化碳与液态二氧化碳之间转换进行储能和放能，导致现有技术中的二氧化碳储能系统必须设置为封闭式，系统结构、二氧化碳的储存设备较为复杂，系统成本较高，而且系统中二氧化碳的转过过程较多，储能效率低。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的闭式二氧化碳储能系统结构复杂，储能效率低的缺陷，从而提供一种开放式液态二氧化碳储能系统，该系统可应用于有二氧化碳输出的能源系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种开放式液态二氧化碳储能系统，包括：
储液件，用于储存液态二氧化碳；
压缩机组，其出口端与储液件连通，压缩机组与储液件之间安装有常温冷却器；
膨胀机组，其入口端与储液件连通。
可选地，膨胀机组包括串联设置的多组膨胀机本体，每组膨胀机本体的入口端均安装有外源加热器。
可选地，膨胀机本体的入口端有再热器，再热器的冷侧与膨胀机本体连通，再热器的热侧连通供热管路。
可选地，压缩机组包括串联设置的多组压缩机本体，压缩机本体的出口端安装有间冷器，间冷器的热侧与压缩机本体连通，间冷器的冷侧连通有供冷管路。
可选地，还包括：储热件，其入口端与供冷管路的出口端连通，其出口端与供热管路的入口端连通。
可选地，储热件的出口端安装有第一介质泵。
可选地，还包括：储冷件，其入口端与供热管路的出口端连通，其出口端与供冷管路的入口端连通。
可选地，储冷件的出口端安装有第二介质泵。
可选地，储冷件的入口端安装有辅助冷却器。
可选地，储液件与膨胀机组之间安装升压泵。
可选地，还包括：燃气发电子系统，通过燃气通道与蒸汽发电子系统连通，蒸汽发电子系统的烟气排放通道上安装有二氧化碳分离装置，二氧化碳分离装置与压缩机组的入口端连通。
可选地，燃气发电子系统中的第一发电件与压缩机组的驱动件电连接，以为压缩机组运行提供电力。
可选地，燃气发电子系统包括依次串联设置的燃气轮机压缩机、燃烧室和燃气轮机透平机，燃气轮机透平机上安装有第一发电件。
可选地，蒸汽发电子系统包括：
余热锅炉，其热侧入口端与燃气通道连通，其热侧出口端连通有烟气排放通道；
还包括：蒸汽轮机和冷凝器，蒸汽轮机的入口端与余热锅炉冷侧出口连通，冷凝器的出口端与余热锅炉的冷侧入口连通；
蒸汽轮机上安装有第二发电件。
可选地，烟气排放通道上还安装有余热回收装置，余热回收装置设于二氧化碳分离装置上游。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的开放式液态二氧化碳储能系统，包括：储液件，用于储存液态二氧化碳;压缩机组，其出口端与所述储液件连通，所述压缩机组与所述储液件之间安装有常温冷却器;膨胀机组，其入口端与所述储液件连通。
常温常压的二氧化碳气体从压缩机组的入口端进入到压缩机组中进行压缩，压缩过程中二氧化碳气体压力增加，温度升高。压缩完成后的二氧化碳经过常温冷却器降温液化后，储存到储液件中，以实现储能。在需要用能时，液态二氧化碳从储液件中流出进入到膨胀机组中膨胀做功带动外部的发电机或其他设备运行以对外输出能量，完成能量的释放。二氧化碳膨胀完成后，可直接排放到大气中或将二氧化碳输送到二氧化碳回收利用系统或二氧化碳储存系统中进行再利用。开放式液态二氧化碳储能系统中压缩机组入口和膨胀机组出口直接与外界连通，压缩机组中输入的二氧化碳与膨胀机组中输出的二氧化碳无需存储，系统中只需设置一个储液件对液态二氧化碳进行储存，无需对高压气态或超临界态二氧化碳进行储存。而液态二氧化碳的储存结构较为简单，使得开放式液态二氧化碳储能系统中无需设置复杂的高压或低压气态二氧化碳存储设备，简化了系统结构，能够极大地降低二氧化碳储能系统的成本。且将二氧化碳从常温常压态转换到常压液态储存进行储能，将二氧化碳从常压液态转换为常温常压气态进行释能，二氧化碳的转化过程较长，能够提升二氧化碳的储能效率。
2.本发明提供的开放式液态二氧化碳储能系统，膨胀机组包括串联设置的多组膨胀机本体，每组所述膨胀机本体的入口端均安装有外源加热器。通过在膨胀机本体入口处安装外源加热器，对进入到每一级膨胀机本体的二氧化碳均预先进行升温后再进行膨胀，能够大大降低液态二氧化碳的膨胀难度，降低膨胀机本体的运行功率，降低膨胀机本体的工作能耗，提升储能系统的运行效率。
3.本发明提供的开放式液态二氧化碳储能系统，所述压缩机组包括串联设置的多组压缩机本体，所述压缩机本体的出口端安装有间冷器，所述间冷器的热侧与所述压缩机本体连通，所述间冷器的冷侧连通有供冷管路。通过设置间冷器吸收每一级压缩机本体出口输出的压缩后的二氧化碳中的热量，对二氧化碳进行降温，以降低二氧化碳进一步压缩的难度，降低压缩机本体的运行功率，降低压缩机本体的工作能耗，提升储能系统的运行效率。
4.本发明提供的开放式液态二氧化碳储能系统，还包括：储热件，其入口端与供冷管路的出口端连通，其出口端与供热管路的入口端连通。利用储热件将间冷器吸收的热量储存，用于再热器对膨胀机本体入口处二氧化碳升温的热能。对系统内部的能量进行充分利用，提升储能系统的运行效率。
5.本发明提供的开放式液态二氧化碳储能系统，还包括：燃气发电子系统，通过燃气通道与蒸汽发电子系统连通，蒸汽发电子系统的烟气排放通道上安装有二氧化碳分离装置，二氧化碳分离装置与压缩机组的入口端连通。通过燃气发电子系统和蒸汽发电子系统配合发电，生产的二氧化碳通过二氧化碳分离装置分离后通过压缩机组压缩后经过常温冷却器变为液态二氧化碳最终储存在储液件内。在用电高峰期态二氧化碳从储液件中流出进入到膨胀机组中，膨胀做功带动外部的发电设备运行以对外输出电能。使得开放式液态二氧化碳储能系统能够在更宽的用电需求工况下高效运行。通过对蒸汽发电子系统烟气排放通道排出的二氧化碳进行回收利用，系统中无需设置气态二氧化碳储罐。
6.本发明提供的开放式液态二氧化碳储能系统，燃气发电子系统中的第一发电件与压缩机组的驱动件电连接，以为压缩机组运行提供电力。在用电低谷期储能，多余的电能利用燃气发电子系统中的第一发电件驱动压缩机组运行，减少系统外部能量输入，提升系统的运行效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施方式中提供的开放式液态二氧化碳储能系统的示意图。
图2为本发明的另一实施方式中提供的开放式液态二氧化碳储能系统的示意图。
图3为本发明的另一实施方式中提供的开放式液态二氧化碳储能系统的示意图。
图4为本发明的另一实施方式中提供的开放式液态二氧化碳储能系统的示意图。
图5为本发明的另一实施方式中提供的开放式液态二氧化碳储能系统的示意图。
附图标记说明：1、储液件；2、常温冷却器；3、膨胀机本体；4、外源加热器；5、再热器；6、升压泵；7、间冷器；8、压缩机本体；9、辅助发电机；10、电动机；11、储热件；12、储冷件；13、第一介质泵；14、第二介质泵；15、辅助冷却器；16、燃气轮机压缩机；17、燃烧室；18、燃气轮机透平机；19、第一发电件；20、余热锅炉；21、蒸汽轮机；22、冷凝器；23、第二发电件；24、驱动泵；25、余热回收装置；26、二氧化碳分离装置。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
如图1所示为本实施例提供的一种开放式液态二氧化碳储能系统，该系统中常压二氧化碳来源可为燃煤机组碳捕集等方式，储能系统包括：储液件1、连接在储液件1进口端的压缩机组和连接在储液件1出口端的膨胀机组。本实施例中储液件1选用液态二氧化碳储罐。
储液件1用于储存经过压缩机组压缩后的液态二氧化碳。压缩机组的出口端与储液件1连通，压缩机组与储液件1之间安装有常温冷却器2。膨胀机组的入口端与储液件1连通。
膨胀机组包括串联设置的多组膨胀机本体3，每组膨胀机本体3的入口端均安装有外源加热器4。外源加热器的热源可为工业余热、地热、太阳能和其他可能的热源等。膨胀机本体3的入口端还有再热器5，再热器5的冷侧与膨胀机本体3连通，再热器5的热侧连通供热管路。为了使液态二氧化碳顺利从储液件1中流出到膨胀机组中，在储液件1与膨胀机组之间安装升压泵6。升压泵6将液态二氧化碳预先升压后输送到膨胀机组中。压缩机组包括串联设置的多组压缩机本体8，压缩机本体8的出口端安装有间冷器7，间冷器7的热侧与压缩机本体8连通，间冷器7的冷侧连通有供冷管路。本实施例中，膨胀机组中的多级膨胀机本体3之间同轴设置，末级膨胀机本体3上同轴安装有辅助发电机9，以使储能系统对外输出电能。压缩机组中的多级压缩机本体8之间同轴设置，首级压缩机本体8上同轴安装有电动机10以驱动压缩机本体8运行。
系统中还包括储热件11和储冷件12。储热件11的入口端与供冷管路的出口端连通，储热件11的出口端与供热管路的入口端连通。在储热件11的出口端安装有第一介质泵13。储冷件入口端与供热管路的出口端连通，储冷件出口端与供冷管路的入口端连通。储冷件12的出口端安装有第二介质泵14。为了降低储冷件内介质的温度，增加储冷件内储存的冷能，使储冷件储存的冷能的量与储热件11内储存的热能的量相匹配，在储冷件的入口端安装有辅助冷却器15。储冷件和储热件11可以为双罐蓄热形式，也可为填充床蓄热、导热油蓄热、熔融盐蓄热等多种形式。
本实施例中提供的开放式液态二氧化碳储能系统，不是闭式循环，而是一种开式循环。二氧化碳的饱和温度较高，容易实现液化，因此该系统采用二氧化碳液态储存，当储能时将二氧化碳压缩冷却液化，然后储存；释能时液态二氧化碳升温气化然后膨胀做功发电，膨胀做功后二氧化碳排放出去。液态二氧化碳储存仅需液态二氧化碳储罐即可，系统中无需气态二氧化碳或超临界态二氧化碳进行储存，使得储能系统能够具有更小的设备尺寸。而且二氧化碳液态储存使系统具有较高的能量密度；与传统二氧化碳储能系统比较，系统流程简单，系统中部件减少，过程㶲损失小，使系统整体的储能效率提高。储能时，二氧化碳经多级间冷降温和多级压缩机本体8压缩至高压状态，该压力为高于常温对应的饱和压力，该高压状态二氧化碳经常温冷却器2冷却后变为液态，并储存于液态二氧化碳的储液件1中,同时压缩热被来源于储冷件中的蓄冷工质吸收并储存于储热件11中；释能时，来自储液件1中的液态二氧化碳被液体升压泵6升至一定压力后，然后进入多级膨胀机本体3膨胀做功发电，每级膨胀机本体3前在再热器5中被蓄热介质加热，膨胀做功后的二氧化碳排出系统。各级膨胀机本体3入口二氧化碳在吸收压缩热的基础上，也可吸收外界热量，增加系统输出功率。
作为替代的实施方式，如图2所示，在膨胀机本体的入口端不安装有外源加热器，直接利用再热器对二氧化碳进行升温。
作为替代的实施方式，如图3所示，在膨胀机本体的入口端不安装再热器，仅通过外源加热器对进入到膨胀机本体中的二氧化碳升温。系统中不设置储冷件和储热件，供冷管路的出口端与外界连通，将热量直接排放或对外部设备进行供热。
作为替代的实施方式，如图4所示，系统中不设置再热器、间冷器、储热件和储冷件。进入到膨胀机本体中的二氧化碳仅通过外源加热器进行升温，压缩机本体压缩二氧化碳产生的热量直接排放。
以上实施方式中的开放式二氧化碳储能系统可与其他具有二氧化碳输出的热能动力系统结合，比如一种方案是燃煤火电机组、碳捕获与封存（CCS）和开放式二氧化碳储能系统的结合。开放式二氧化碳储能系统置于燃煤火电厂碳捕集和CCS封存之间，实现能量的储存和释放，起到调峰、调频等目的。
作为替代的实施方式，如图5所示，还包括燃气发电子系统，燃气发电子系统通过燃气通道与蒸汽发电子系统连通，蒸汽发电子系统的烟气排放通道上安装有二氧化碳分离装置26，二氧化碳分离装置26与压缩机组的入口端连通。燃气发电子系统中的第一发电件19与压缩机组的驱动件电连接，以为压缩机组运行提供电力。
具体地，燃气发电子系统包括依次串联设置的燃气轮机压缩机16、燃烧室17和燃气轮机透平机18，燃气轮机透平机18上安装有作为第一发电件19的发电机。蒸汽发电子系统包括余热锅炉20、蒸汽轮机21、冷凝器22和驱动泵24。余热锅炉20的热侧入口端与燃气通道连通，余热锅炉20的热侧出口端连通有烟气排放通道。蒸汽轮机21的入口端与余热锅炉20冷侧出口连通，冷凝器22的出口端与余热锅炉20的冷侧入口连通。驱动泵24设于冷凝器22与余热锅炉20之间，以驱动换热介质在余热锅炉20冷侧、蒸汽轮机21、冷凝器22中循环流动。在蒸汽轮机21上安装有作为第二发电件23的发电机，以对外输出电能。烟气排放通道上还安装有余热回收装置25，余热回收装置25设于二氧化碳分离装置26上游。余热回收装置25的冷侧可以连通在膨胀机组入口端的二氧化碳管路上，对二氧化碳进行预升温，在膨胀机本体的入口端不安装有外源加热器。通过对系统内的热能充分利用，减少外部能量输入，提升系统运行效率。
在压缩机组的入口端与膨胀机组的出口端之间连通都有二氧化碳支路，输送到压缩机组入口端的二氧化碳量大于压缩机组的工作负荷时，多余的二氧化碳通过二氧化碳支路直接排放。
用电低谷储能时，来源于第一发电件19或第二发电件23多余的电能带动压缩机组压缩二氧化碳，二氧化碳来源于余热锅炉20出口的二氧化碳分离装置26，期间产生的压缩热储存在储热件中，被压缩后的高压二氧化碳经常温冷却器冷却至液态形式，后储存于作为储液件的液态二氧化碳储罐中，进而系统一部分电能转化为液态二氧化碳的内能及储热件中的热能，系统输出电能减少。当外界电能需要较大、需要释能时，液态二氧化碳储罐中的液态二氧化碳被升压泵加压后输送至余热回收装置25用于二氧化碳自身气化及提升二氧化碳自身的温度，余热回收装置25的热源为余热锅炉20排气。被余热回收装置25加热后的高压气态二氧化碳进入膨胀机组膨胀做功，各级再热器热源为储热件中储存的压缩热，进而整个耦合系统的输出电能增加，排放的二氧化碳被输送至地下储存。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (15)
1.一种开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，包括：
储液件（1），用于储存液态二氧化碳;
压缩机组，其出口端与所述储液件（1）连通，所述压缩机组与所述储液件（1）之间安装有常温冷却器（2）;
膨胀机组，其入口端与所述储液件（1）连通。
2.根据权利要求1所述的开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，膨胀机组包括串联设置的多组膨胀机本体（3），每组所述膨胀机本体（3）的入口端均安装有外源加热器（4）。
3.根据权利要求2所述的开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述膨胀机本体（3）的入口端有再热器（5），所述再热器（5）的冷侧与所述膨胀机本体（3）连通，所述再热器（5）的热侧连通供热管路。
4.根据权利要求1至3任一项所述的开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述压缩机组包括串联设置的多组压缩机本体（8），所述压缩机本体（8）的出口端安装有间冷器（7），所述间冷器（7）的热侧与所述压缩机本体（8）连通，所述间冷器（7）的冷侧连通有供冷管路。
5.根据权利要求4所述的开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，还包括：储热件（11），其入口端与供冷管路的出口端连通，其出口端与供热管路的入口端连通。
6.根据权利要求5所述的开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述储热件（11）的出口端安装有第一介质泵（13）。
7.根据权利要求4所述的开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，还包括：储冷件（12），其入口端与供热管路的出口端连通，其出口端与供冷管路的入口端连通。
8.根据权利要求7所述的开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述储冷件（12）的出口端安装有第二介质泵（14）。
9.根据权利要求7或8所述的开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述储冷件的入口端安装有辅助冷却器（15）。
10.根据权利要求1至3任一项所述的开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述储液件（1）与所述膨胀机组之间安装升压泵（6）。
11.根据权利要求1至3任一项所述的开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，还包括：燃气发电子系统，通过燃气通道与蒸汽发电子系统连通，所述蒸汽发电子系统的烟气排放通道上安装有二氧化碳分离装置，所述二氧化碳分离装置与所述压缩机组的入口端连通。
12.根据权利要求11所述的开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述燃气发电子系统中的第一发电件与压缩机组的驱动件电连接，以为所述压缩机组运行提供电力。
13.根据权利要求11所述的开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述燃气发电子系统包括依次串联设置的燃气轮机压缩机、燃烧室和燃气轮机透平机，所述燃气轮机透平机上安装有第一发电件。
14.根据权利要求11所述的开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述蒸汽发电子系统包括：
余热锅炉，其热侧入口端与所述燃气通道连通，其热侧出口端连通有所述烟气排放通道；
还包括：蒸汽轮机和冷凝器，所述蒸汽轮机的入口端与所述余热锅炉冷侧出口连通，所述冷凝器的出口端与所述余热锅炉的冷侧入口连通；
所述蒸汽轮机上安装有第二发电件。
15.根据权利要求14所述的开放式液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述烟气排放通道上还安装有余热回收装置，所述余热回收装置设于所述二氧化碳分离装置上游。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116388405A (zh) * | 2023-06-07 | 2023-07-04 | 势加透博(河南)能源科技有限公司 | 集成二氧化碳封存与储能发电的系统及方法 |
| CN117578744A (zh) * | 2024-01-16 | 2024-02-20 | 合肥通用机械研究院有限公司 | 一种耦合冷量回收的压缩空气储能发电系统及方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105927299A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-09-07 | 石家庄新华能源环保科技股份有限公司 | 一种二氧化碳储能及供能系统 |
| CN109173558A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-01-11 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种低能耗二氧化碳捕集及封存技术和系统 |
| CN110159370A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-23 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | 一种带捕碳装置的燃煤发电系统及方法 |
| CN112392599A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-02-23 | 丁玉龙 | 一种基于液态空气的发电系统及方法 |
| CN112923595A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-08 | 西安交通大学 | 一种基于涡流管的自冷凝式压缩二氧化碳储能系统及方法 |
| CN113739516A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-12-03 | 西安交通大学 | 一种空分储能耦合富氧燃烧的系统及方法 |
| CN114382562A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-22 | 清华大学 | 分流再压缩纯氧燃烧循环系统 |
| CN114777419A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-07-22 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | 一种烟气压缩储能耦合碳捕集的系统及方法 |
| CN114856738A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-08-05 | 西安交通大学 | 一种基于液态二氧化碳储存的冷热电联供储能系统及方法 |
-
2022
- 2022-08-24 CN CN202211015654.2A patent/CN115118017A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105927299A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-09-07 | 石家庄新华能源环保科技股份有限公司 | 一种二氧化碳储能及供能系统 |
| CN109173558A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-01-11 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种低能耗二氧化碳捕集及封存技术和系统 |
| CN110159370A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-23 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | 一种带捕碳装置的燃煤发电系统及方法 |
| CN112392599A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-02-23 | 丁玉龙 | 一种基于液态空气的发电系统及方法 |
| CN112923595A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-08 | 西安交通大学 | 一种基于涡流管的自冷凝式压缩二氧化碳储能系统及方法 |
| CN113739516A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-12-03 | 西安交通大学 | 一种空分储能耦合富氧燃烧的系统及方法 |
| CN114382562A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-22 | 清华大学 | 分流再压缩纯氧燃烧循环系统 |
| CN114777419A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-07-22 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | 一种烟气压缩储能耦合碳捕集的系统及方法 |
| CN114856738A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-08-05 | 西安交通大学 | 一种基于液态二氧化碳储存的冷热电联供储能系统及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MARCO A 等: "A novel energy storage system based on carbon dioxide unique thermodynamic properties", JOURNAL OF ENGINEERING FOR GAS TURBINES AND POWER-TRANSACTIONS OF THE ASME, 12 August 2022 (2022-08-12), pages 144 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116388405A (zh) * | 2023-06-07 | 2023-07-04 | 势加透博(河南)能源科技有限公司 | 集成二氧化碳封存与储能发电的系统及方法 |
| CN116388405B (zh) * | 2023-06-07 | 2023-08-29 | 势加透博(河南)能源科技有限公司 | 集成二氧化碳封存与储能发电的系统及方法 |
| CN117578744A (zh) * | 2024-01-16 | 2024-02-20 | 合肥通用机械研究院有限公司 | 一种耦合冷量回收的压缩空气储能发电系统及方法 |
| CN117578744B (zh) * | 2024-01-16 | 2024-03-26 | 合肥通用机械研究院有限公司 | 一种耦合冷量回收的压缩空气储能发电系统及方法 |
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