CN116641844A - 一种利用风电的储热系统、储热方法及储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及储能技术领域，公开了一种利用风电的储热系统、储热方法及储能系统,储热系统包括两个或两个以上储气库、风力发电装置、储热罐和加热单元；相邻储气库间隔设置，以使相邻储气库之间形成狭管效应结构产生高速风，储气库用于存储常压的二氧化碳；风力发电装置设置于相邻储气库之间，高速风推动风力发电装置进行风力发电；储热罐用于存储高温的储热介质；加热单元与风力发电装置电连接，将风力发电装置产生的电能转化成热能，且与储热罐连接，用于加热储热介质。通过上述方式，本发明实施例能提高储热介质的温度，进而提高储能系统的效率。

Description

一种利用风电的储热系统、储热方法及储能系统

技术领域

本发明实施例涉及储能技术领域，特别是涉及一种利用风电的储热系统。

背景技术

二氧化碳储能技术的应用很大程度上已经解决了新能源发电行业存在的波动性和间歇性等弊端，为削峰填谷提供了有效的解决方案。二氧化碳储能系统工作流程为：储能过程为储气库中常压的气态二氧化碳经压缩机压缩并冷凝为中压的液态二氧化碳储存在储液罐中，气态二氧化碳压缩过程产生的热量由储热介质吸收存储在储热罐中；释能过程为储液罐中的液态二氧化碳经气化后吸收储热罐中输出的高温的储热介质的热量形成高温中压的气态二氧化碳，然后高温中压的二氧化碳进入膨胀机膨胀做功，并且二氧化碳释能后进入储气库，完成二氧化碳储能系统储能和释能循环过程。

本发明实施例在实施过程中，发明人发现：储热罐随着放置时间越长，储热介质的温度下降越多，导致进入膨胀机的二氧化碳温度下降，进而导致储能系统的效率下降。

发明内容

本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种利用风电的储热系统、储热方法及储能系统，能够提高储热介质的温度，从而提高进入膨胀机的二氧化碳的温度，进而提高储能系统的效率。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的一个技术方案是：提供一种利用风电的储热系统，包括两个或两个以上储气库、风力发电装置、储热罐和加热单元，相邻储气库间隔设置，以使相邻储气库之间形成狭管效应结构产生高速风，储气库用于存储常压的二氧化碳；风力发电装置设置于相邻储气库之间，高速风推动风力发电装置进行风力发电；储热罐用于存储高温的储热介质；加热单元与风力发电装置电连接，将风力发电装置产生的电能转化成热能，且与储热罐连接，用于加热储热介质。

可选地，加热单元为电热炉；或者，风力发电装置为垂直轴风力发电机。

可选地，加热单元和储热罐单向连接，从储热罐流出的高温的储热介质经加热单元加热；或者加热单元加热储热介质后输送至储热罐储存；或者，加热单元和储热罐双向连接，从储热罐流出的高温的储热介质经加热单元加热后回流到储热罐储存。

可选地，风力发电装置的高度低于储气库的高度。

可选地，储热系统还包括温度控制器，加热单元和风力发电装置之间的连接电路上设置有开关，温度控制器一端连接储热罐，另一端连接开关，温度控制器根据储热罐内的温度控制开关的通断。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的另一个技术方案是：提供一种储热系统的储热方法，方法包括，

相邻储气库之间形成狭管效应结构产生高速风推动风力发电装置进行风力发电；

加热单元将风力发电装置产生的电能转化成热能，加热储热介质。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的又一个技术方案是：提供一种储能系统，包括储冷罐、储能回路、释能回路以及上述的利用风电的储热系统，储冷罐、储能回路、储热系统、释能回路形成闭环连接，储冷罐储存低温的储热介质，低温的储热介质流过储能回路吸收热量后在储热系统加热并储存，从储热系统流出的高温储热介质流过释能回路释放热量后成为低温的储热介质进入储冷罐储存。

可选地，储能回路包括压缩组件以及和压缩组件连接的储能容器，压缩组件与储气库连接，压缩组件用于将从储气库流出的二氧化碳压缩冷却成液态二氧化碳，储能容器用于存储液态二氧化碳；释能回路与储能容器、储气库均连接，释能回路用于将储能容器存储的液态二氧化碳蒸发为气态二氧化碳并释能，释能后的气态二氧化碳回流至储气库储存。

可选地，压缩组件包括冷凝器与至少一个压缩储能部，压缩储能部包括压缩机与储能换热器，储能换热器与相邻的压缩机连接，始端的压缩机与储气库连接，末端的储能换热器与冷凝器连接，储液罐与冷凝器连接；和/或，释能回路包括蒸发器、至少一个膨胀释能部，膨胀释能部包括释能换热器与膨胀机，膨胀机与相邻的释能换热器连接，蒸发器与储能容器连接，始端的膨胀释能部中的释能换热器与蒸发器连接，末端的膨胀释能部中的膨胀机与储气库连接。

可选地，储热罐包括第一储热罐和第二储热罐，第一储热罐用于储存高温的第一储热介质，第二储热罐用于储存高温的第二储热介质，储冷罐包括第一储冷罐和第二储冷罐，第一储冷罐用于储存低温的第一储热介质，第二储冷罐用于储存低温的第二储热介质，第一储冷罐、压缩储能部、第一储热罐、膨胀释能部形成闭环连接，第二储热罐、蒸发器、第二储冷罐形成闭环连接。

本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例通过设置两个或者两个以上储气库，相邻的储气库间隔设置，使得相邻的储气库之间形成狭管效应结构，从而在相邻的储气库之间产生高速风，将风力发电装置设置于相邻的储气库之间，使得所产生的高速风推动风力发电装置进行风力发电，将加热单元与风力发电装置电连接，以使风力发电装置对加热单元供电，将加热单元与储热罐连接，以使加热单元将风力发电装置产生的电能转化为热能供储热介质吸收，从而提高储热介质的温度，不仅弥补储能系统工作产生的热损失，还可以提高储能系统中进入膨胀机的二氧化碳的温度，进而可以提高储能系统的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是当加热单元与储热罐双向连接时，本发明实施例中提供的储热系统的连接关系示意图；

图2是当加热单元与储热罐单向连接时，本发明实施例中提供的储热系统的第一种连接关系示意图；

图3是当加热单元与储热罐单向连接时，本发明实施例中提供的储热系统的第二种连接关系示意图；

图4是本发明实施例中的风力发电装置的结构示意图；

图5是本发明实施例中提供的第一种储能系统的连接关系示意图；

图6是本发明实施例中提供的第二种储能系统的连接关系示意图；

图7是本发明实施例中提供的第三种储能系统的连接关系示意图。

附图标号如下：100、储能系统；1、储热系统；11、储气库；12、风力发电装置；121、支架；122、第一发电机；123、主轴；124、叶轮组件；13、储热罐；131、第一储热罐；132、第二储热罐；14、加热单元；141、电热炉；15、温度控制器；16、开关；2、储冷罐；21、第一储冷罐；22、第二储冷罐；3、储能回路；31、压缩组件；311、冷凝器；312、压缩储能部；3121、压缩机；3122、储能换热器；32、储能容器；33、预热器；4、释能回路；41、蒸发器；42、膨胀释能部；421、释能换热器；422、膨胀机；5、发电机。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本发明不同实施例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。

请参阅图1，利用风电的储热系统1包括：两个或两个以上储气库11、风力发电装置12、储热罐13和加热单元14。储气库11用于存储常压的二氧化碳，相邻的储气库11间隔设置，以使相邻的储气库11之间形成狭管效应结构，从而使得相邻的储气库11之间产生高速风。风力发电装置12设置于相邻储气库11之间，以使得相邻的储气库11之间产生的高速风推动风力发电装置12进行风力发电。储热罐13用于存储高温的储热介质，其中，高温的储热介质的温度不低于40℃。加热单元14与风力发电装置12电连接，以使风力发电装置12可以给加热单元14提供电能，加热单元14可以将电能转化为热能，加热单元14还与储热罐13连接，加热单元14用于加热储热介质。值得说明的是，每相邻的两个储气库11之间均可以设置不少于一个风力发电装置12，所有风力发电装置12均与加热单元14电连接，以给加热单元14提供更多电能。储气库11的高度为10-70米，可选10米、20米、30米、40米、50米、60米、70米，并且为了存储更多的二氧化碳，储气库11的数量一般不止一个，因此，通过将储气库11间隔设置，使得相邻两个储气库11之间形成狭管效应而产生高速风，高速风可以推动风力发电装置12进行风力发电，利用了不需要成本的风力资源来给加热单元14提供电能，可以降低加热储热介质的成本。

在一些实施例中，加热单元14和储热罐13双向连接，从储热罐13流出的高温的储热介质经加热单元14加热后回流到储热罐13储存。通过加热单元14对储热罐13中的储热介质进行加热，有利于弥补储热罐13中的储热介质的热量散失。

在一些实施例中，加热单元14和储热罐13之间也可以是单向连接。请参阅图2，从储热罐13流出的高温的储热介质经加热单元14加热。示例性说明，被加热单元14加热后的储热介质流入用热设备，用热设备可以是储能工质释能前的加热设备或换热设备，具体地，用热设备可以是蒸发器41、释能换热器421等。或者请参阅图3，加热单元14加热储热介质后输送至储热罐13储存，并且存储于储热罐13中的储热介质可以给用热设备供热。进一步地，加热单元14包括电热炉141，和/或，风力发电装置12为垂直轴风力发电机。

进一步地，请结合参阅图1和图4，风力发电装置12包括支架121、第一发电机122、主轴123和叶轮组件124，支架121的一端固定于地面，并且支架121位于相邻的储气库11之间。第一发电机122安装于支架121远离地面的一端，主轴123的一端与第一发电机122连接，叶轮组件124与主轴123的另一端连接。相邻的储气库11之间产生的高速风推动叶轮组件124转动，叶轮组件124通过主轴123带动第一发电机122进行发电，第一发电机122还与加热单元14电连接，以使第一发电机122给加热单元14供电。

进一步地，风力发电装置12的高度低于储气库11的高度，以使相邻的储气库11之间产生的高速风最大范围作用在整个风力发电装置12的叶轮组件124上，保证叶轮组件124持续带动第一发电机122进行发电。

各储气库11均包括内膜和外膜(图未示)，内膜收容于外膜的内部，内膜的内部空间用于存储二氧化碳，并且内膜的体积可以随着自身内部的压力增大而增大，外膜用于抵抗风雪。

进一步地，相邻储气库间距7-40米，可选7米，8米、10米、15米、20米、25米、30米、35米、40米，相邻储气库间距太小不便于设置风力发电装置12，相邻储气库间距太大影响狭管效应效果。

进一步地，风力发电装置12数量可以是一个以上，一个以上风力发电装置12沿着相邻储气库11的纵向间距均匀设置，以最大化利用相邻的储气库11之间产生的高速风。

在一些实施例中，储热系统1还包括温度控制器15和开关16，开关16设置于加热单元14和第一发电机122之间的连接电路上。温度控制器15一端连接储热罐13，另一端连接开关16，温度控制器15根据储热罐13内的温度控制开关16的通断。具体地，当第一发电机122工作时，温度控制器15控制开关16导通，第一发电机122给加热单元14供电，以使加热单元14对储热介质加热。当储热罐13内的储热介质的温度高于第一预设温度时，温度控制器15控制开关16断开，风力发电装置12的第一发电机122停止给加热单元14供电，加热单元14停止对储热介质加热；当储热罐13内的储热介质的温度低于第二预设温度时，温度控制器15控制开关16导通，风力发电装置12的第一发电机122开始给加热单元14供电，加热单元14开始对储热介质加热。通过温度控制器15控制开关16的通断，可以防止储热介质的温度过高而导致储热介质本身的性质发生改变而影响其存储热量，并且可以防止储热介质的温度过高而发生气化导致储热罐13的压强升高而出现安全风险。另外，当开关16断开后，储热介质失去热量来源，并且逐渐降温，当储热介质的温度下降至低于第二预设温度时，温度控制器15再控制开关16导通，使得加热单元14可以对储热介质继续进行加热。其中，第一预设温度和第二预设温度可以相同，也可以不同，根据需要进行设置。

在本发明实施例中，通过设置两个或者两个以上储气库11，相邻的储气库11间隔设置，使得相邻的储气库11之间形成狭管效应结构，从而在相邻的储气库11之间产生高速风，将风力发电装置12设置于相邻的储气库11之间，使得所产生的高速风推动风力发电装置12进行风力发电，将加热单元14与风力发电装置12电连接，以使风力发电装置12对加热单元14供电，将加热单元14与储热罐13连接，以使加热单元14对储热介质进行加热，从而提高储热罐13中的储热介质的温度，不仅可以弥补储能系统工作产生的热损失，还可以提高储能系统中进入膨胀机的二氧化碳的温度，进而可以提高储能系统的效率。

本发明又提供一种储热系统的储热方法实施例，该方法包括：

步骤01：相邻储气库11之间形成狭管效应结构产生高速风推动风力发电装置12进行风力发电；

步骤02：加热单元14将风力发电装置12产生的电能转化成热能，加热储热介质。

具体地，当加热单元14与储热罐13之间双向连接时，步骤02进一步包括，

步骤021：加热单元14将风力发电装置12产生的电能转化成热能，加热从储热罐13流出的储热介质；

步骤022：经加热单元14加热后的储热介质回流至储热罐13中。

通过相邻的储气库11之间形成狭管效应结构产生高速风推动风力发电装置12进行风力发电，然后通过加热单元14将产生的电能转化为热能存储在储热介质中，再将经过加热单元14加热的储热介质回流至储热罐13中，提高了储热罐13中的储热介质的温度。

当加热单元14与储热罐13之间以图2中的方式单向连接时，步骤02进一步包括，

步骤023：加热单元14将风力发电装置12产生的电能转化成热能，加热从储热罐13流出的储热介质；

步骤024：经加热单元14加热后的储热介质流入用热设备中。

储热介质通过加热单元14进一步加热后流入用热设备中，从而使储热介质可以提供更多热量给用热设备使用。

当加热单元14与储热罐13之间以图2中的方式单向连接时，步骤02进一步包括，

步骤025：加热单元14将风力发电装置12产生的电能转化成热能，加热储热介质；

步骤026：经加热单元14加热后的储热介质流入储热罐13中储存。

储热介质通过加热单元14加热后流入储热罐13中，从而可以提高储热罐13中的储热介质的温度。

本发明又提供第一种储能系统100实施例，请参阅图5，储能系统100包括储冷罐2、储能回路3、释能回路4和上述的储热系统1，储冷罐2、储能回路3、储热罐13、释能回路4形成闭环连接。储冷罐2用于储存低温的储热介质，低温的储热介质流过储能回路3吸收热量后成为高温的储热介质进入储热罐13储存，储热罐13储存的高温储热介质流过释能回路4释放热量后成为低温的储热介质进入储冷罐2储存，从而形成储热介质的循环使用。

储能回路3还与储气库11连接，释能回路4也与储气库11连接，储气库11、储能回路3和释能回路4形成闭环，储能系统100的储能过程为：储气库11中常压的二氧化碳在储能回路3中压缩放热形成液态二氧化碳并存储在储能回路3中，并且当低温的储热介质流过储能回路3时吸收二氧化碳在压缩过程中放出的热量形成高温的储热介质后进入储热罐13中储存。储能系统100的释能过程为：储能回路3中的液态二氧化碳在释能回路4中气化并吸收流过释能回路4的储热介质的热量形成高温高压的气态二氧化碳后膨胀做功，例如带动第二发电机5发电，高温高压的气态二氧化碳膨胀做功释放能量后形成常压的二氧化碳进入储气库11中，从而形成二氧化碳的循环使用，而在释能回路4中被二氧化碳吸收热量后的储热介质流入储冷罐2中存储起来。值得说明的是，储能系统100的储能过程在用电低谷时间段进行，这样储能回路3在对二氧化碳进行压缩时可以利用低谷时间段电网中富余的电能，储能系统100的释能过程在用电高峰时间段进行，这样储能系统100便可以对电网输出电能，有利于缓解电网的供电压力，或者储能系统100也可以直接给用电设备供电。

在一些实施例中，储热系统1中的两个或者两个以上储气库11串联、并联或者串并联或者不连接，当两个或者两个以上储气库11串联连接时，储能回路3与两个或者两个以上储气库11中的任意一个或者多个连接，释能回路4也与两个或者两个以上储气库11中的任意一个或者多个连接。当两个或者两个以上储气库11并联连接或者不连接时，储能回路3与所有储气库11连接，释能回路4也与所有储气库11连接，或者储能回路3、释能回路4的数量和储气库11的数量一一对应，例如一个储能回路3、一个储气库11、一个释能回路4闭环连接形成一个储能系统。

储能回路3包括压缩组件31以及和压缩组件31连接的储能容器32，压缩组件31还与储气库11连接，压缩组件31用于将从储气库11流出的二氧化碳压缩冷却成液态二氧化碳，储能容器32用于存储液态二氧化碳。释能回路4连接于储能容器32，以使储能容器32中的液态二氧化碳可以进入释能回路4中释放能量。

在一些实施例中，储能容器32的数量为多个，多个储能容器32之间可以串联或者并联连接，释能回路4可以连接于任意一个储能容器32，压缩组件31也可以连接于任意一个储能容器32。通过设置多个储能容器32，可以增加液态二氧化碳的存储量，从而提高储能系统100所存储的能量，以及方便备用检修。

进一步地，压缩组件31包括冷凝器311和至少一个压缩储能部312，各压缩储能部312均包括压缩机3121和储能换热器3122，储能换热器3122与相邻的压缩机3121连接，位于始端的压缩机3121与储气库11连接，位于末端的储能换热器3122与冷凝器311连接，储能容器32与冷凝器311连接。

储能换热器3122具有供二氧化碳通过的第一换热通道(图未示)和供储热介质通过的第二换热通道(图未示)。当压缩储能部312的数量为一个时，压缩机3121的入口与储气库11连接，储能换热器3122的第一换热通道的入口连接于压缩机3121的出口，冷凝器311分别与储能换热器3122的第一换热通道的出口和储能容器32的入口连接。储能换热器3122的第二换热通道的入口与储冷罐2连接，储能换热器3122的第二换热通道的出口与储热罐13连接。储能系统100的储能过程为：压缩机3121将常压的二氧化碳压缩后形成高压的二氧化碳，高压的二氧化碳经过储能换热器3122的第一换热通道进入冷凝器311，冷凝器311将高压的二氧化碳冷凝后形成液态的二氧化碳，液态的二氧化碳则流入储能容器32中存储。由于压缩机3121压缩二氧化碳时二氧化碳的温度升高，当二氧化碳在流经储能换热器3122的第一换热通道时，二氧化碳可以将热量传递给流经储能换热器3122的第二换热通道的储热介质，从而使得从储冷罐2流出的储热介质在储能换热器3122中吸收热量后流入储热罐13中。

当压缩储能部312的数量为两个或两个以上时，各储能换热器3122的第一换热通道与各压缩机3121依次交替连接，并且位于始端的压缩机3121的入口与储气库11连接，位于末端的储能换热器3122的第一换热通道的出口与冷凝器311连接，以使储气库11中的二氧化碳经过多次压缩后进入冷凝器311中冷凝成液态。各储能换热器3122的第二换热通道的入口均与储冷罐2连通，各储能换热器3122的第二换热通道的出口均与储热罐13连接，以使储能换热器3122可以将压缩二氧化碳时放出的热量传递给流经第二换热通道的储热介质。通过使用多个压缩机3121对二氧化碳进行多次压缩，可以提高二氧化碳的压缩比例，提高进入冷凝器311的二氧化碳的压强，同时通过多个储能换热器3122供储热介质吸收热量，可以提高进入储热罐13的储热介质的储热量，最大化吸收二氧化碳压缩过程中产生的热量。

释能回路4包括蒸发器41和至少一个膨胀释能部42，各膨胀释能部42均包括释能换热器421和膨胀机422，膨胀机422与相邻的释能换热器421连接，蒸发器41与储能容器32连接，位于始端的膨胀释能部42中的释能换热器421与蒸发器41连接，位于末端的膨胀释能部42中的膨胀机422与储气库11连接。

各释能换热器421均具有供二氧化碳流过的第一释能换热通道(图未示)和供储热介质流过的第二释能换热通道(图未示)。当膨胀释能部42的数量为一个时，蒸发器41与释能换热器421的第一释能换热通道的入口连接，膨胀机422与释能换热器421的第一释能换热通道的出口连接，膨胀机422还与储气库11连接，并且膨胀机422与发电机5连接，以使膨胀机422可以驱动发电机5进行发电。释能换热器421的第二释能换热通道的入口与储热罐13连接，第二释能换热通道的出口与储冷罐2连接。储能系统100的释能过程为：储能容器32中的液态二氧化碳进入蒸发器41中蒸发成为高压的气态二氧化碳，高压的气态二氧化碳进入释能换热器421的第一释能换热通道吸收热量形成高温高压的二氧化碳，高温高压的二氧化碳进入膨胀机422中膨胀做功，使得膨胀机422带动发电机5进行发电，从膨胀机422中流出的二氧化碳的压强和温度均下降，并流入储气库11中。储热罐13中存储有高温的储热介质，高温的储热介质流过释能换热器421的第二释能换热通道时给流经第一释能换热通道的二氧化碳提供热量，然后储热介质温度下降并流入储冷罐2中。由于储能系统100在储能过程中，压缩机3121和冷凝器311需要电网提供电能，而在释能过程中，发电机5可以产生电能，因此，当将发电机5发出的电能接入电网时，可以在用电低谷时间段使用电网中富余的电能给压缩机3121和冷凝器311提供电能，从而给储能系统100存储能量，而在用电高峰时间段储能系统100释放能量产生电能并将电能接入电网中，从而缓解电网在用电高峰时间段的供电压力，并且减少了电网在用电低谷时间段的电能浪费，或者储能系统可以直接给用电设备供电。

当膨胀释能部42的数量为两个或两个以上时，各释能换热器421的第一释能换热通道与各膨胀机422依次交替连接，并且位于始端的释能换热器421的第一释能换热通道的入口连接于蒸发器41，位于末端的膨胀机422与储气库11连接，以使从蒸发器41流出的二氧化碳可以依次驱动多个膨胀机422做功，从而带动多个发电机5发电。多个释能换热器421的第二释能换热通道的入口均与储热罐13连接，多个释能换热器421的第二释能换热通道的出口均与储冷罐2连接。通过设置多个膨胀机422和发电机5，可以尽可能多地将二氧化碳中存储的压力势能释放至膨胀机422中，再通过膨胀机422驱动发电机5发电，从而可以提高储能系统100的效率，减少二氧化碳中的能量浪费。

在一些实施例中，储能回路3还包括预热器33，预热器33设置于压缩机3121和储气库11之间，预热器33用于对二氧化碳进行预热，使得二氧化碳的温度达到压缩机3121的要求，有利于保证压缩机3121可以正常工作。可以理解的是，预热器33的热量可以是来自于储热罐13，储热罐13给预热器33供热后回流到储热罐13。可以理解的是，从储热罐13流出的高温的储热介质还可以经加热单元14加热后进入预热器33对二氧化碳进行预热。

在一些实施例中，储热介质包括第一储热介质和第二储热介质，储热罐13包括第一储热罐131和第二储热罐132，第一储热罐131用于储存高温的第一储热介质，第二储热罐132用于储存高温的第二储热介质，加热单元14与第一储热罐131和第二储热罐132均连接，以使加热单元14可以对第一储热罐131中的第一储热介质和第二储热罐132中的第二储热介质根据情况单独或者分别进行加热。储冷罐2包括第一储冷罐21和第二储冷罐22，第一储冷罐21用于储存低温的第一储热介质，第二储冷罐22用于储存低温的第二储热介质。第一储冷罐21、压缩储能部312、第一储热罐131、膨胀释能部42形成闭环连接。加热单元14包括电热炉141，电热炉141与第一储热罐131连接，给第一储热罐131储存的高温的第一储热介质加热。具体地，第一储冷罐21、压缩储能部312中储能换热器3122的第二换热通道、第一储热罐131和膨胀释能部42中释能换热器421的第二释能换热通道形成闭环连接。在储能过程中，第一储冷罐21中存储的低温的第一储热介质流经储能换热器3122的第二换热通道吸收压缩二氧化碳时释放的热量后形成高温的第一储热介质流入第一储热罐131中存储起来。在释能过程中，第一储热罐131存储的高温的第一储热介质流经释能换热器421的第二释能换热通道被流经第一释能换热通道的二氧化碳吸收热量后形成低温的第一储热介质回流至第一储冷罐21中，从而形成第一储热介质的循环流动。示例性说明，第一储热介质可以是导热油、熔融盐或者带压的水，示例性说明，第一储热罐中存储的高温的第一储热介质的温度可以达到300℃以上，第一储冷罐21中存储的低温的第一储热介质的温度则低于80℃。第二储热罐132、蒸发器41、第二储冷罐22形成闭环连接。示例性说明，储能系统100还包括热量回收组件7，热量回收组件7设置于第二储冷罐22和第二储热罐132之间，热量回收组件7可以吸收储能过程和释能过程中没有被利用的能量，从而使得换热组件7可以给第二储热介质进行加热。其中，没有被利用的能量包括：二氧化碳由气态转变为液态时放出的能量、二氧化碳进入储气库11之前冷却时放出的能量。上述能量中，至少有一处能量能够经热量回收组件7回收，并供二氧化碳由液态转变为气态时使用。在储能系统100释能过程中，第二储热罐132中的高温的第二储热介质流经蒸发器41并给液态的二氧化碳气化提供热量后形成低温的第二储热介质流入第二储冷罐22中，第二储冷罐22中低温的第二储热介质经过热量回收组件7吸收热量后形成高温的第二储热介质回流至第二储热罐132中，从而形成第二储热介质的循环流动。示例性说明，第二储热介质可以是常压的水，第二储热罐132中的高温的第二储热介质的温度为40-70℃，第二储冷罐22中的低温的第二储热介质的温度低于25℃。

在一些实施例中，加热单元14还包括加热器6，加热器6与第二储热罐132之间双向连接，具体地，加热器6与第二储热罐132之间具有回流通道(未标号)，第二储热罐132中的第二储热介质可以经过回流通道进入加热器6中加热后，再经过回流通道回流至第二储热罐132中。加热器6与风力发电装置12电连接，以使风力发电装置12可以给加热器6供电。可以理解的，加热器6可以是电热锅炉，也可以是别的将电能转换成热能的设备。

可以理解的是，加热器6与第二储热罐132之间也可以是单向连接，具体地，请参阅图7，加热器6可以设置于第二储热罐132和蒸发器41之间，从第二储热罐132流出的第二储热介质经过加热器6进一步加热后流入蒸发器41中，从而给蒸发器41供热；或者，请参阅图6，加热器6也可以设置于第二储冷罐22和第二储热罐132之间，从第二储冷罐22流出的第二储热介质先经过加热器6加热后再流入第二储热罐132中储存。示例性说明，加热器6和电热炉141可以相互替换，即加热器6可以用于加热第一储热介质和/或用于加热第二储热介质。电热炉141可以用于加热第一储热介质和/或用于加热第二储热介质。

进一步地，储能系统100还包括第一循环泵(图未示)和第二循环泵(图未示)。第一循环泵设置于第一储冷罐21、储能换热器3122的第二换热通道、第一储热罐131和释能换热器421的第二释能换热通道所形成的闭环中的任意位置，第一循环泵用于驱动第一储热介质循环流动。第二循环泵设置于第二储热罐132、蒸发器41和第二储冷罐22所形成的闭环的任意位置，第二循环泵用于驱动第二储热介质循环流动。

在本发明实施例中，通过在用电低谷时间段通过电网给储能回路3提供能量来对二氧化碳进行压缩降温并存储在储能容器32中，储能系统100通过在电网的用电高峰时间段输出电能或者动力能，缓解了电网在用电高峰期的供电压力。另外，通过在相邻的储气库11之间形成狭管效应结构产生高速风，并将风力发电装置12设置在相邻的储气库11之间，使得高速风可以驱动风力发电装置12进行风力发电，通过风力发电装置12给加热单元14提供电能对储热介质进行加热，使得储热介质具有足够多的热能，因此，二氧化碳可以在释能换热器421中吸收足够多的热量，保证二氧化碳在进入膨胀机422之前的温度足够高，有利于增加储能系统100释放的能量，提高储能系统100的效率。

本发明还提供第二种储能系统100实施例，请参阅图6，第二种储能系统与第一种储能系统的区别在于：

储能系统100包括储冷罐2、储能回路3、释能回路4、储热罐13加热单元14和风力发电装置12。风力发电装置12与加热单元14连接，以给加热单元14提供电能。储冷罐2、储能回路3、加热单元14、储热罐13和释能回路4形成闭环连接，储冷罐2储存低温的储热介质，低温的储热介质流过储能回路3吸收热量后成为高温的储热介质，高温的储热介质经加热单元14加热后进入储热罐13储存，储热罐13储存的高温的储热介质流过释能回路4释放热量后成为低温的储热介质进入储冷罐2储存。

具体地，储热罐13中的第一储热罐131、释能回路4中的释能换热器421、储冷罐2中的第一储冷罐21、储能回路3以及加热单元14中的电热炉141之间依次形成闭环连接，第一储热罐131中存储的高温的第一储热介质流入释能换热器421中放热后成为低温的第一储热介质，低温的第一储热介质流入第一储冷罐21中储存，第一储冷罐21中低温的第一储热介质流经储能回路4中吸收热量成为高温的第一储热介质，高温的第一储热介质经过电热炉141中进一步加热后再输送至第一储热罐131中储存。和/或，储热罐13中的第二储热罐132、释能回路4中的蒸发器41、储冷罐2中的第二储冷罐22、储能回路3以及加热单元14中的加热器6之间依次形成闭环连接，第二储热罐132中储存的高温的第二储热介质流入蒸发器41中释放热量形成低温的第二储热介质，低温的第二储热介质流入第二储冷罐22中储存，从第二储冷罐22中流出的第二储热介质经过储能回路3中吸收热量成为高温的第二储热介质，高温的第二储热介质先经过加热器6进一步加热后输送至第二储热罐132中储存。

本发明还提供第三种储能系统100实施例，请参阅图7，第三种储能系统与第一种储能系统的区别在于：

储能系统100包括储冷罐2、储能回路3、释能回路4、储热罐13加热单元14和风力发电装置12。风力发电装置12与加热单元14连接，以给加热单元14提供电能。储冷罐2、储能回路3、加热单元14、储热罐13和释能回路4形成闭环连接，储冷罐2储存低温的储热介质，低温的储热介质流过储能回路3吸收热量后成为高温的储热介质进入储热罐13储存，储热罐13储存的高温的储热介质流过加热单元14进一步加热后再流过释能回路4释放热量后成为低温的储热介质进入储冷罐2储存。

具体地，储热罐13中的第一储热罐131、加热单元14中的电热炉141、释能回路4中的释能换热器421、储冷罐2中的第一储冷罐21以及储能回路3之间依次形成闭环连接，第一储热罐131中存储的高温的第一储热介质经过电热炉141进一步加热后流入释能换热器421中放热后成为低温的第一储热介质，低温的第一储热介质流入第一储冷罐21中储存，从第一储冷罐21中流出的第一储热介质流经储能回路3中吸收热量后成为高温的第一储热介质输送至第一储热罐131中储存。和/或，储热罐13中的第二储热罐132、加热单元14中的加热器6、释能回路4中的蒸发器41、储冷罐2中的第二储冷罐22以及储能回路3之间依次形成闭环连接，第二储热罐132中储存的高温的第二储热介质经过加热器6进一步加热后流入蒸发器41中释放热量成为低温的第二储热介质，低温的第二储热介质流入第二储冷罐22中储存，从第二储冷罐22中流出的第二储热介质经过储能回路3中吸收热量形成高温的第二储热介质后输送至第二储热罐132中储存。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用风电的储热系统，其特征在于，包括：

两个或两个以上储气库，相邻所述储气库间隔设置，以使相邻所述储气库之间形成狭管效应结构产生高速风，所述储气库用于存储常压的二氧化碳；

风力发电装置，设置于相邻所述储气库之间，所述高速风推动所述风力发电装置进行风力发电；

储热罐，用于存储高温的储热介质；

加热单元，与所述风力发电装置电连接，将风力发电装置产生的电能转化成热能，且与所述储热罐连接，用于加热所述储热介质。

2.根据权利要求1所述的储热系统，其特征在于，

所述加热单元为电热炉；

或者，

所述风力发电装置为垂直轴风力发电机。

3.根据权利要求1所述的储热系统，其特征在于，

所述加热单元和所述储热罐单向连接，从所述储热罐流出的高温的所述储热介质经所述加热单元加热；或者所述加热单元加热所述储热介质后输送至所述储热罐储存；

或者，

所述加热单元和所述储热罐双向连接，从所述储热罐流出的高温的所述储热介质经所述加热单元加热后回流到所述储热罐储存。

4.根据权利要求1所述的储热系统，其特征在于，

所述风力发电装置的高度低于所述储气库的高度。

5.根据权利要求1所述的储热系统，其特征在于，还包括温度控制器，所述加热单元和所述风力发电装置之间的连接电路上设置有开关，所述温度控制器一端连接所述储热罐，另一端连接所述开关，所述温度控制器根据所述储热罐内的温度控制所述开关的通断。

6.一种权利要求1-5中任一项所述的储热系统的储热方法，其特征在于，

相邻所述储气库之间形成狭管效应结构产生高速风推动所述风力发电装置进行风力发电；

所述加热单元将风力发电装置产生的电能转化成热能加热所述储热介质。

7.一种储能系统，其特征在于，包括储冷罐、储能回路、释能回路以及如权利要求1-5中任一项所述的利用风电的储热系统，所述储冷罐、所述储能回路、所述储热系统、所述释能回路形成闭环连接，所述储冷罐储存低温的所述储热介质，低温的所述储热介质流过所述储能回路吸收热量后在所述储热系统加热并储存，从所述储热系统流出的高温储热介质流过所述释能回路释放热量后成为低温的所述储热介质进入所述储冷罐储存。

8.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，

所述储能回路包括压缩组件以及和所述压缩组件连接的储能容器，所述压缩组件与所述储气库连接，所述压缩组件用于将从所述储气库流出的二氧化碳压缩冷却成液态二氧化碳，所述储能容器用于存储液态二氧化碳；

所述释能回路与所述储能容器、所述储气库均连接，所述释能回路用于将所述储能容器存储的液态二氧化碳蒸发为气态二氧化碳并释能，释能后的气态二氧化碳回流至所述储气库储存。

9.根据权利要求8所述的储能系统，其特征在于，

所述压缩组件包括冷凝器与至少一个压缩储能部，所述压缩储能部包括压缩机与储能换热器，所述储能换热器与相邻的所述压缩机连接，始端的所述压缩机与所述储气库连接，末端的所述储能换热器与所述冷凝器连接，所述储液罐与所述冷凝器连接；

和/或，

所述释能回路包括蒸发器、至少一个膨胀释能部，所述膨胀释能部包括释能换热器与膨胀机，所述膨胀机与相邻的所述释能换热器连接，所述蒸发器与所述储能容器连接，始端的所述膨胀释能部中的所述释能换热器与所述蒸发器连接，末端的所述膨胀释能部中的所述膨胀机与所述储气库连接。

10.根据权利要求9所述的储能系统，其特征在于，

所述储热罐包括第一储热罐和第二储热罐，所述第一储热罐用于储存高温的第一储热介质，所述第二储热罐用于储存高温的第二储热介质，所述储冷罐包括第一储冷罐和第二储冷罐，所述第一储冷罐用于储存低温的第一储热介质，所述第二储冷罐用于储存低温的第二储热介质，所述第一储冷罐、所述压缩储能部、所述第一储热罐、所述膨胀释能部形成闭环连接，所述第二储热罐、所述蒸发器、所述第二储冷罐形成闭环连接。