CN117239943B - 储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种储能系统，包括闭环连接的储气库、储能模块、冷热源综合利用模块、储液罐以及释能模块，冷热源综合利用模块包括制冷循环单元、第一换热单元及第二换热单元，制冷循环单元包括冷凝侧和蒸发侧，第一换热单元用于吸收冷凝侧所生成的热量以形成热源，且与储能模块和/或释能模块进行热交换，第二换热单元用于吸收蒸发侧所生成的冷量以形成冷源，且与储能模块和/或释能模块进行热交换；热源提供预热、蒸发、加热等工艺过程所需的热量，冷源提供冷凝、温度调节等工艺过程所需的冷量，以能够有效利用制冷循环单元工作过程中的余热和余冷，提高了能源利用率和储能效率，降低了生产成本。

Description

储能系统

技术领域

本发明涉及储能技术领域，特别是涉及一种储能系统。

背景技术

由于清洁能源的间歇性、波动性、错峰发电等特点，储能技术成为清洁能源发展的关键技术之一。

目前，基于二氧化碳气液相变循环的储能技术通过在用电低谷期将储气仓内常温常压的气态二氧化碳压缩冷凝为液态二氧化碳储存在储罐中，在用电高峰期利用热能加热液态二氧化碳至气态，气态二氧化碳驱动透平带动发电机进行发电，而做功后的气态二氧化碳重新回到储气仓内循环使用，是一种不依赖地质条件、寿命长、可靠性高、成本低的物理储能技术，可用于支撑电网削峰填谷、调频、调相，以及为电网提供备用电源等。在储能系统工作时，需要由制冷系统产生的常温工艺水提供冷量，但是制冷系统在提供常规工艺水的同时还会产生热量，这部分热量通过冷却塔散热到空气中，造成能源浪费、系统效率降低且成本较高。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种储能系统，能够有效利用制冷循环单元工作过程中的余热和余冷，提高了能源利用率、储能效率，降低了生产成本。

本发明提供了一种储能系统，包括闭环连接的储气库、储能模块、冷热源综合利用模块、储液罐以及释能模块，所述冷热源综合利用模块包括制冷循环单元、第一换热单元及第二换热单元，所述制冷循环单元包括冷凝侧和蒸发侧，所述第一换热单元用于吸收所述冷凝侧所生成的热量以形成热源，且与所述储能模块和/或所述释能模块进行热交换，所述第二换热单元用于吸收所述蒸发侧所生成的冷量以形成冷源，且与所述储能模块和/或所述释能模块进行热交换。

上述储能系统工作时，冷热源综合利用模块启动，冷凝侧生成热量，第一换热单元吸收冷凝侧所生成的热量以形成热源，蒸发侧形成冷量，第二换热单元吸收蒸发侧所生成的冷量以形成冷源；储能阶段，储存于储气库内的常温常压的二氧化碳进入到储能模块，在谷电时期电力驱动储能模块将常温常压的二氧化碳转换成高压液态的二氧化碳，高压液态的二氧化碳存储在储液罐内；释能阶段，储存于储液罐内的高压液态的二氧化碳进入到释能模块内，释能模块将高压液态的二氧化碳转换成电力和常温常压的二氧化碳，常温常压的二氧化碳回流并存储在储气库内；热源经过第一换热单元与储能模块和/或释能模块进行热交换，可以在储能阶段和/或释能阶段提供预热、蒸发、加热等工艺过程所需的热量，冷源经过第二换热单元与储能模块和/或释能模块进行热交换，可以在储能阶段和/或释能阶段提供冷凝、温度调节等工艺过程所需的冷量，以能够有效利用制冷循环单元工作过程中的余热和余冷，提高了能源利用率和储能效率，降低了生产成本。

在其中一个实施例中，所述第一换热单元包括第一管道，所述第一管道用于依次连接所述储气库、所述冷凝侧、所述储能模块，所述第一管道内的二氧化碳与所述冷凝侧进行热交换；和/或，

所述第一换热单元包括第二管道及位于所述第二管道内的第一循环介质，所述第二管道用于闭环连接所述冷凝侧与所述释能模块的释能蒸发器，所述第二管道内的第一循环介质与所述冷凝侧热交换。

在其中一个实施例中，所述冷热源综合利用模块还包括蓄热槽，所述蓄热槽安装在所述冷凝侧，且用于吸收所述冷凝侧所生成的热量，所述热源包括所述蓄热槽内的热量；

所述第一换热单元包括第三管道，所述第三管道用于依次连接所述储气库、所述蓄热槽和所述储能模块，所述第三管道内的二氧化碳与所述蓄热槽进行热交换；和/或，

所述第一换热单元包括第四管道，所述第四管道用于闭环连接所述蓄热槽和所述释能模块的释能蒸发器。

在其中一个实施例中，所述储能模块包括储能冷凝器；

所述第二换热单元包括第五管道及位于所述第五管道内的第二循环介质，所述第五管道用于闭环连接所述蒸发侧与所述释能模块的回热器相连接，所述第五管道内的第二循环介质与所述蒸发侧热交换；和/或，

所述第二换热单元包括第六管道及位于所述第六管道内的第三循环介质，所述第六管道用于闭环连接所述储能冷凝器和所述蒸发侧，所述第六管道内的二氧化碳与所述蒸发侧进行热交换。

在其中一个实施例中，所述冷热源综合利用模块还包括第一蓄冷槽，所述第一蓄冷槽安装在所述蒸发侧，且用于吸收所述蒸发侧所生成的热量，所述冷源包括所述第一蓄冷槽内的冷量；

所述第二换热单元包括第七管道，所述第七管道用于闭环连接所述第一蓄冷槽和所述释能模块的回热器；和/或，

所述第二换热单元包括第八管道，所述第八管道用于闭环连接所述第一蓄冷槽和所述储能模块的储能冷凝器。

在其中一个实施例中，所述第二换热单元包括第九管道，所述第九管道用于依次连接所述储能模块的出口端、所述蒸发侧和所述储液罐，所述第九管道内的二氧化碳与所述蒸发侧进行热交换；和/或，

所述第二换热单元包括第十管道及位于所述第十管道内的第四循环介质，所述第十管道用于闭环连接所述蒸发侧与所述释能模块的回热器相连接，所述第十管道内的第四循环介质与所述蒸发侧热交换。

在其中一个实施例中，所述冷热源综合利用模块还包括第二蓄冷槽，所述第二蓄冷槽安装在所述蒸发侧，且用于吸收所述蒸发侧所生成的热量，所述冷源包括所述二蓄冷槽内的冷量；

所述第二换热单元包括第十一管道，所述第十一管道用于依次连接所述储能模块的出口端、所述第二蓄冷槽和所述储液罐，所述第十一管道内的二氧化碳与蓄冷槽进行热交换；和/或，

所述第二换热单元包括第十二管道，所述第十二管道用于闭环连接所述第二蓄冷槽和所述释能模块的回热器。

在其中一个实施例中，所述储能模块包括压缩机以及冷却器，所述冷却器的出口构成所述储能模块的出口端。

在其中一个实施例中，所述制冷循环单元包括闭环连接的压缩机、循环蒸发器、节流阀、循环冷凝器，所述循环蒸发器形成所述蒸发侧，所述循环冷凝器形成所述冷凝侧。

在其中一个实施例中，所述第一换热单元和/或所述第二换热单元内流动的循环介质为水、乙二醇溶液或是二氧化碳。

附图说明

图1为本发明第一实施例中储能系统的结构示意图；

图2为本发明第二实施例中储能系统的结构示意图；

图3为本发明第三实施例中储能系统的结构示意图；

图4为本发明第四实施例中储能系统的结构示意图；

图5为本发明第五实施例中储能系统的结构示意图；

图6为本发明第六实施例中储能系统的结构示意图；

图7为本发明第七实施例中储能系统的结构示意图；

图8为本发明第八实施例中储能系统的结构示意图；

图9为本发明第九实施例中储能系统的结构示意图；

图10为本发明第十实施例中储能系统的结构示意图；

图11为本发明第十一实施例中储能系统的结构示意图；

图12为本发明第十二实施例中储能系统的结构示意图；

图13为本发明第十三实施例中储能系统的结构示意图；

图14为本发明第十四实施例中储能系统的结构示意图；

图15为本发明第十五实施例中储能系统的结构示意图；

图16为本发明第十六实施例中储能系统的结构示意图；

图17为本发明第十七实施例中储能系统的结构示意图；

图18为本发明第十八实施例中储能系统的结构示意图；

图19为本发明第十九实施例中储能系统的结构示意图；

图20为本发明第二十实施例中储能系统的结构示意图；

图21为本发明第二十一实施例中储能系统的结构示意图；

图22为本发明第二十二实施例中储能系统的结构示意图；

图23为本发明第二十三实施例中储能系统的结构示意图；

图24为本发明第二十四实施例中储能系统的结构示意图；

图25为本发明第二十五实施例中储能系统的结构示意图；

图26为本发明第二十六实施例中储能系统的结构示意图；

图27为本发明第二十七实施例中储能系统的结构示意图；

图28为本发明第二十八实施例中储能系统的结构示意图；

图29为本发明第二十九实施例中储能系统的结构示意图；

图30为本发明第三十实施例中储能系统的结构示意图；

图31为本发明第三十一实施例中储能系统的结构示意图；

图32为本发明第三十二实施例中储能系统的结构示意图；

图33为本发明第三十三实施例中储能系统的结构示意图。

附图标记：

10、储能系统；

100、储气库；

200、储能模块；210、储能冷凝器；

300、储液罐；

400、释能模块；410、释能蒸发器；420、回热器；

500、冷热源综合利用模块；510、制冷循环单元；511、冷凝侧；512、蒸发侧；513、压缩机；514、循环蒸发器；515、节流阀；516、循环冷凝器；520、第一换热单元；521、第一管道；522、第二管道；523、第三管道；524、第四管道；530、第二换热单元；531、第五管道；532、第六管道；533、第七管道；534、第八管道；535、第九管道；536、第十管道；537、第十一管道；538、第十二管道；540、蓄热槽；550、第一蓄冷槽；560、第二蓄冷槽。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

下面结合附图介绍本发明实施例提供的技术方案。

现有技术中储能系统包括储气库、储能模块、储液罐以及释能模块，储气库、储能模块、储液罐以及释能模块通过管道进行闭环连接，储气库用于存储常温常压的二氧化碳，储能模块用于将从储气库流出的常温常压的二氧化碳转换成高压液态的二氧化碳，并在转换过程中实现能够的存储，储液罐用于存储高压液态的二氧化碳，释能模块用于将从储液罐流出的高压液态的二氧化碳转换成常温常压的二氧化碳，并在转换过程中释放存储的能量生成电力。现有技术中储能系统还包括制冷系统，制冷系统为在储能阶段和释能阶段所需的常温工艺水提供冷量，但是在提供冷量的同时伴生的热量未被利用，造成浪费。

本发明对现有技术中的储能系统进行改进，改进后的储能系统利用冷热源综合利用模块替换现有技术中的制冷系统，冷热源综合利用模块能够实现制冷过程中余热和余冷的综合利用，以提供储能阶段和释能阶段的冷量和热量，提高了能源利用率和储能效率，降低了生产成本。

如图1所示，在本发明所提供的储能系统10中，储气库100、储能模块200、储液罐300、释能模块400，而由于储气库、储能模块、储液罐以及释能模块的具体结构并未改进，可以采用现有结构，例如现有专利CN116221616A中的储气库（本发明的储气库100）、储能组件（本发明的储能模块200）、储能容器（本发明的储液罐300）、释能组件（本发明的释能模块400），专利CN112985145B、CN115388022A、CN115234318B中的储气库（本发明的储气库100）、储能组件（本发明的储能模块200）、储液罐（本发明的储液罐300）、释能组件（本发明的释能模块400）。

如图1、图2以及图3所示，储能系统还包括冷热源综合利用模块500，储气库100、储能模块200、储液罐300、释能模块400、冷热源综合利用模块500通过管道闭环连接，冷热源综合利用模块500包括制冷循环单元510、第一换热单元520及第二换热单元530，制冷循环单元510通过制冷剂在气液相变过程中的放热和吸热特性生成热量和冷量，制冷循环单元510包括冷凝侧511和蒸发侧512，并且冷凝侧511生成热量，蒸发侧512所生成冷量。第一换热单元520用于吸收冷凝侧511所生成的热量以形成热源，第二换热单元530用于吸收蒸发侧512所生成的冷量以形成冷源。

第一换热单元520可以与储能模块200进行热交换，第一换热单元520还可以与释能模块400进行热交换，第一换热单元520也可以与储能模块200、释能模块400均进行热交换，以实现热源对储能模块200和/或释能模块400内二氧化碳的升温。

第二换热单元530可以与储能模块200进行热交换，第二换热单元530还可以与释能模块400进行热交换，第二换热单元530也可以与储能模块200、释能模块400均进行热交换，以实现热源对储能模块200和/或释能模块400内二氧化碳的降温。在具体设置时，如图1、图2以及图3所示，冷热源综合利用模块500还包括第一蓄冷槽550，第二换热单元530包括第五管道531、第二循环介质、第六管道532、第三循环介质、第七管道533以及第八管道534，在储能阶段，二氧化碳经过蒸发侧512和第一蓄冷槽550的共同冷凝，在释能阶段，二氧化碳经过蒸发侧512和第一蓄冷槽550的共同降温，冷源由蒸发侧512和第一蓄冷槽550共同提供，冷源同时实现二氧化碳的冷凝和降温，以提供储能效率。

上述储能系统10工作时，冷热源综合利用模块500启动，冷凝侧511生成热量，第一换热单元520吸收冷凝侧511所生成的热量以形成热源，蒸发侧512形成冷量，第二换热单元530吸收蒸发侧512所生成的冷量以形成冷源；储能阶段，储存于储气库100内的常温常压的二氧化碳进入到储能模块200，在谷电时期电力驱动储能模块200将常温常压的二氧化碳转换成高压液态的二氧化碳，高压液态的二氧化碳存储在储液罐300内；释能阶段，储存于储液罐300内的高压液态的二氧化碳进入到释能模块400内，释能模块400将高压液态的二氧化碳转换成电力和常温常压的二氧化碳，常温常压的二氧化碳回流并存储在储气库100内；热源经过第一换热单元520与储能模块200和/或释能模块400进行热交换，可以在储能阶段和/或释能阶段提供预热、蒸发、加热等工艺过程所需的热量，冷源经过第二换热单元530与储能模块200和/或释能模块400进行热交换，可以在储能阶段和/或释能阶段提供冷凝、温度调节等工艺过程所需的冷量，以能够有效利用制冷循环单元510工作过程中的余热和余冷，提高了能源利用率和储能效率，降低了生产成本。

为了简化冷热源综合利用模块500的结构，热源由冷凝侧511单独提供，一种优选实施方式中，第一换热单元520的设置方式具有以下三种：

方式一，如图1所示，第一换热单元520包括第一管道521，第一管道521用于依次连接储气库100、冷凝侧511、储能模块200，第一管道521内的二氧化碳与冷凝侧511进行热交换，在储能阶段，从储气库100输出的常温常压的二氧化碳进入到第一管道521内，并在流动到冷凝侧511位置处与冷凝侧511进行热交换以进行预热升温，预热升温的二氧化碳进入到储能模块200，以便于实现输入储能模块200的二氧化碳的预热。

方式二，如图2所示，第一换热单元520包括第二管道522以及第一循环介质，第一循环介质位于第二管道522内，第二管道522用于闭环连接冷凝侧511与释能模块400的释能蒸发器410，第二管道522内的第一循环介质与冷凝侧511热交换，在释能阶段，第一循环介质在冷凝侧511进行第一次热交换以进行升温，升温后的第一循环介质在流动到释能蒸发器410处时进行第二次热交换以对释能蒸发器410内的二氧化碳进行加热，形成高温高压的二氧化碳，以便于实现释能蒸发器410内二氧化碳的加热。

方式三，如图3所示，第一换热单元520包括第一管道521、第二管道522及位于第二管道522内的第一循环介质，在储能阶段，二氧化碳在流经冷凝侧511时进行预热升温，在释能阶段，第一循环介质在冷凝侧511和释能蒸发器410之间循环流动以加热二氧化碳，以节约能源，提高制冷循环单元510的利用率；在具体设置时，第一管道521、第二管道522中同样作用的区段进行复用，该第一循环介质为二氧化碳，此时，可以通过储气库100提供第一循环介质，以便于储能阶段和释能阶段的控制，简化结构，节约成本。

为了便于冷凝侧511热量的利用，一种优选实施方式中，如图4、图5以及图6所示，冷热源综合利用模块500还包括蓄热槽540，蓄热槽540安装在冷凝侧511，并且蓄热槽540用于吸收冷凝侧511所生成的热量，热源包括蓄热槽540内的热量。在具体设置时，热源可以仅由蓄热槽540单独提供，热源也可以由蓄热槽540和冷凝侧511共同提供，并且此时，第一换热单元520内的热源不仅包括经由冷凝侧511直接扩散到第一换热单元520内的热量，还包括经由冷凝侧511扩散到蓄热槽540内并经由蓄热槽540输送至第一换热单元520内的热量，以使得冷凝侧511的热量中较大部分被利用，避免能源的浪费。

热源的提供方式不同，使得第一换热单元520的结构形式随之相应变化，在热源由蓄热槽540单独提供时，第一换热单元520的设置方式具有以下三种：

方式四，如图4所示，第一换热单元520包括第三管道523，第三管道523用于依次连接储气库100、蓄热槽540和储能模块200，第三管道523内的二氧化碳与蓄热槽540进行热交换，在储能阶段，从储气库100输出的常温常压的二氧化碳进入到第三管道523内，并在流动到蓄热槽540位置处与蓄热槽540进行热交换以进行预热升温，预热升温的二氧化碳进入到储能模块200，以便于第一换热单元520的设置，节约成本。

方式五，如图5所示，第一换热单元520包括第四管道524，第四管道524用于闭环连接蓄热槽540和释能蒸发器410，在释能阶段，蓄热槽540内的蓄热介质从蓄热槽540输入至释能蒸发器410，并在释能蒸发器410处与释能蒸发器410内的二氧化碳进行交换以加热二氧化碳，形成高温高压的二氧化碳，以便于第一换热单元520的设置，节约成本。

方式六，如图6所示，第一换热单元520包括第三管道523、第四管道524，在储能阶段，二氧化碳在流经蓄热槽540时进行预热升温，在释能阶段，蓄热介质在蓄热槽540和释能蒸发器410之间循环流动以加热二氧化碳，热源由蓄热槽540统一提供，以节约成本，在具体设置时，蓄热槽540内的蓄热介质为二氧化碳，以进一步简化第一换热单元520的结构。

在热源由蓄热槽540和冷凝侧511共同提供时，第一换热单元520的设置方式为上述方式一、方式二、方式三中冷凝侧511提供热量和上述方式四、方式五、方式六中蓄热槽540提供热量的组合，此时，将方式一、方式二、方式三中的第一换热单元520和方式四、方式五、方式六中第一换热单元520进行组合，以形成以下五种第一换热单元520的设置方式：

方式七，如图7所示，第一换热单元520包括第一管道521、第三管道523，在储能阶段，一部分进入到第一管道521内与冷凝侧511进行热交换，另一部分进入到第三管道523内与蓄热槽540进行热交换，以加快二氧化碳的预热升温效率。在具体设置时，可以将第一管道521和第三管道523中同样作用的区段进行复用，在实现冷凝侧511和蓄热槽540并联的基础上简化第一换热单元520的结构，节约成本。

方式八，如图8所示，第一换热单元520包括第一管道521、第四管道524，在储能阶段，二氧化碳在流经冷凝侧511时进行预热升温，在释能阶段，蓄热介质在蓄热槽540和释能蒸发器410之间循环流动以加热二氧化碳，以使得输入储能模块200的二氧化碳的预热与释能蒸发器410内二氧化碳的加热之间相互独立。

方式九，如图9所示，第一换热单元520包括第二管道522、第一循环介质、第三管道523，在储能阶段，二氧化碳在流经蓄热槽540时进行预热升温，在释能阶段，第一循环介质在冷凝侧511和释能蒸发器410之间循环流动以加热二氧化碳，以使得输入储能模块200的二氧化碳的预热与释能蒸发器410内二氧化碳的加热之间相互独立。

方式十，如图10所示，第一换热单元520包括第二管道522、第一循环介质、第四管道524，在释能阶段，第二管道522内的第一循环介质对释能蒸发器410内的二氧化碳进行一次升温，第四管道524内的蓄热介质对释能蒸发器410内的二氧化碳进行二次升温，以加快释能蒸发器410的蒸发效率。在具体设置时，可以将第二管道522和第四管道524中同样作用的区段进行复用，并将第一循环介质设置成与蓄热槽540内的蓄热介质相同，在实现冷凝侧511和蓄热槽540并联的基础上简化第一换热单元520的结构，节约成本。

方式十一，如图11所示，第一换热单元520包括第一管道521、第二管道522、第一循环介质、第三管道523以及第四管道524，在储能阶段，二氧化碳经过冷凝侧511和蓄热槽540的共同预热，在释能阶段，释能蒸发器410内的二氧化碳经过冷凝侧511和蓄热槽540共同加热，热源由冷凝侧511和蓄热槽540共同提供，热源同时实现二氧化碳的预热和加热，以提供储能效率。在具体设置时，第一管道521、第二管道522、第三管道523以及第四管道524中同样作用的区段进行复用，并将第一循环介质设置为二氧化碳，简化结构，节约成本。

储能模块200的结构形式具有多种，一种优选实施方式中，如图12、图13以及图14所示，储能模块200包括储能冷凝器210，储能冷凝器210与储液罐300通过管道直接连接，冷凝器用于将二氧化碳冷凝成常温液态，输送至储液罐300内，释能模块400包括回热器420，回热器420靠近储气库100设置，储能冷凝器210和回热器420所需的冷量由冷源提供，二氧化碳经过回热器420的降温调节至合适温度后进入到储气库100，以防止进入储气库100的二氧化碳气体温度过高，损坏储气库100。为了简化冷热源综合利用模块500的结构，冷源由蒸发侧512单独提供，此时，第二换热单元530的具体结构具有以下三种：

结构一，如图12所示，第二换热单元530包括第五管道531以及第二循环介质，第二循环介质位于第五管道531内，第五管道531用于闭环连接蒸发侧512与回热器420相连接，第五管道531内的第二循环介质与蒸发侧512热交换，在释能阶段，第二循环介质在蒸发侧512进行第一次热交换以进行降温，降温后的第二循环介质在流动到回热器420处时进行第二次热交换以对回热器420内的二氧化碳进行降温，形成常温的二氧化碳，以便于实现回热器420内二氧化碳的降温。

结构二，如图13所示，第二换热单元530包括第六管道532以及第三循环介质，第三循环介质位于第六管道532内，第六管道532用于闭环连接储能冷凝器210和蒸发侧512，第六管道532内的二氧化碳与蒸发侧512进行热交换，在释能阶段，第三循环介质在蒸发侧512进行第一次热交换以进行降温，降温后的第三循环介质在流动到储能冷凝器210处时进行第二次热交换以对储能冷凝器210内的二氧化碳进行降温，形成常温的二氧化碳，以便于实现储能冷凝器210内二氧化碳的降温。

结构三，如图14所示，第二换热单元530包括第五管道531、第二循环介质、第六管道532以及第三循环介质，在释能阶段，第二循环介质在蒸发侧512和回热器420之间循环流动以对二氧化碳进行降温，在储能阶段，第三循环介质在蒸发侧512和储能冷凝器210之间循环流动以冷凝二氧化碳，节约了能源，提高制冷循环单元510的利用率；在具体设置时，第五管道531、第六管道532中同样作用的区段进行复用，该第二循环介质和该第三循环介质采用相同材质，以便于储能阶段和释能阶段的控制，简化结构，节约成本。

为了便于蒸发侧512冷量的利用，一种优选实施方式中，如图15、图16以及图17所示，冷热源综合利用模块500还包括第一蓄冷槽550，第一蓄冷槽550安装在蒸发侧512，并且第一蓄冷槽550用于吸收蒸发侧512所生成的冷量，冷源包括第一蓄冷槽550内的冷量。在具体设置时，冷源可以仅由第一蓄冷槽550单独提供，冷源也可以由第一蓄冷槽550和蒸发侧512共同提供，并且此时，第二换热单元530内的冷源不仅包括经由蒸发侧512直接扩散到第二换热单元530内的冷量，还包括经由蒸发侧512扩散到第一蓄冷槽550内并经由第一蓄冷槽550输送至第二换热单元530内的冷量，以使得蒸发侧512的冷量中较大部分被利用，避免能源的浪费。

冷源的提供方式不同，使得第二换热单元530的结构形式随之相应变化，在冷源由蓄冷槽单独提供时，第二换热单元530的具体结构具有以下三种：

结构四，如图15所示，第二换热单元530包括第七管道533，第七管道533用于闭环连接第一蓄冷槽550和回热器420，在释能阶段，第一蓄冷槽550内的蓄冷介质从第一蓄冷槽550输入至回热器420，并在回热器420处与回热器420内的二氧化碳进行热交换以进行降温，形成常温的二氧化碳输入至储气库100内，以便于对进入储气库100的二氧化碳的温度调节。

结构五，如图16所示，第二换热单元530包括第八管道534，第八管道534用于闭环连接第一蓄冷槽550和储能冷凝器210，在储能阶段，第一蓄冷槽550内的蓄冷介质从第一蓄冷槽550输入至储能冷凝器210，并在储能冷凝器210处与储能冷凝器210内的二氧化碳进行热交换以进行冷凝，形成常温的二氧化碳输入至储液罐300内存储，以便于实现二氧化碳的冷凝，节约能源。

结构六，如图17所示，第二换热单元530包括第七管道533以及第八管道534，第一蓄冷槽550内的蓄冷介质同时在储能阶段中为储能冷凝器210提供冷凝所需的冷量、在释能阶段中未回热器420提供降温所需的冷量，便于第二换热单元530的设置，节约成本。

在冷源由第一蓄冷槽550和蒸发侧512同时提供时，第二换热单元530的结构方式为上述结构一、结构二、结构三中蒸发侧512提供冷量和上述结构四、结构五、结构六中第一蓄冷槽550提供冷量的组合，此时，将结构一、结构二、结构三的第二换热单元530和结构四、结构五、结构六的第二换热单元530进行组合，以形成以下五种第二换热单元530的设置方式：

结构七，如图18所示，第二换热单元530包括第五管道531、第二循环介质以及第七管道533，在释能阶段，第五管道531内的第二循环介质对回热器420内的二氧化碳进行一次降温，第七管道533内的蓄冷介质对回热器420内的二氧化碳进行二次降温，以加快回热器420的降温效率。在具体设置时，可以将第五管道531和第七管道533中同样作用的区段进行复用，并将第二循环介质设置成与蓄冷槽内的蓄冷介质相同，在实现蒸发侧512和蓄冷槽并联的基础上简化第二换热单元530的结构，节约成本。

结构八，如图19所示，第二换热单元530包括第五管道531、第二循环介质、第八管道534，在储能阶段，二氧化碳在流经储能冷凝器210时经过第八通道内的蓄冷介质进行冷凝，在释能阶段，第二循环介质在蒸发侧512和回热器420之间循环流动以降温二氧化碳，以使得输入储气库100的二氧化碳的降温与储能冷凝器210内二氧化碳的冷凝之间相互独立。

结构九，如图20所示，第二换热单元530包括第六管道532、第三循环介质以及第七管道533，在储能阶段，二氧化碳在流经储能冷凝器210时经过第六通道内的蓄冷介质进行冷凝，在释能阶段，二氧化碳在流经回热器420时经过第七管道533输入的蓄冷介质进行降温，以使得输入储气库100的二氧化碳的降温与储能冷凝器210内二氧化碳的冷凝之间相互独立。

结构十，如图21所示，第二换热单元530包括第六管道532、第三循环介质、第八管道534，在储能阶段，第六管道532内的第三循环介质对储能冷凝器210内的二氧化碳进行一次降温，第八管道534内的蓄冷介质对储能冷凝器210内的二氧化碳进行二次降温，以加快储能冷凝器210的冷凝效率。在具体设置时，可以将第六管道532和第八管道534中同样作用的区段进行复用，并将第三循环介质设置成与第一蓄冷槽550内的蓄冷介质相同，在实现蒸发侧512和第一蓄冷槽550并联的基础上简化第二换热单元530的结构，节约成本。

结构十一，如图22所示，第二换热单元530包括第五管道531、第二循环介质、第六管道532、第三循环介质、第七管道533以及第八管道534，在储能阶段，储能冷凝器210内的二氧化碳经过蒸发侧512和第一蓄冷槽550的共同冷凝，在释能阶段，回热器420内的二氧化碳经过蒸发侧512和第一蓄冷槽550的共同降温，冷源由蒸发侧512和第一蓄冷槽550共同提供，冷源同时实现二氧化碳的冷凝和降温，以提供储能效率。在具体设置时，第五管道531、第六管道532、第七管道533以及第八管道534中同样作用的区段进行复用，并将第二循环介质、第三循环介质设置为相同材质，简化结构，节约成本。

储能模块200的结构形式具有多种，冷源被提供给储能系统10的出口端的二氧化碳，一种优选实施方式中，为了简化冷热源综合利用模块500的结构，冷源由蒸发侧512单独提供，此时，第二换热单元530的结构类型具有以下三种：

类型一，如图23所示，第二换热单元530包括第九管道535，第九管道535用于依次连接储能模块200的出口端、蒸发侧512和储液罐300，第九管道535内的二氧化碳与蒸发侧512进行热交换，在储能阶段，从储能模块200输出的二氧化碳进入到第九管道535内，并在流动到蒸发侧512位置处与蒸发侧512进行热交换以进行降温，降温后的液态二氧化碳进入到储液罐300内存储，以便于实现二氧化碳的降温。

类型二，如图24所示，第二换热单元530包括第十管道536以及第四循环介质，第四循环介质位于第十管道536内，第十管道536用于闭环连接蒸发侧512与回热器420相连接，第十管道536内的第四循环介质与蒸发侧512热交换，在释能阶段，第四循环介质在蒸发侧512进行第一次热交换以进行降温，降温后的第四循环介质在流动到回热器420处时进行第二次热交换以对回热器420内的二氧化碳进行降温，形成常温液态的二氧化碳，以便于实现回热器420内二氧化碳的降温。

类型三，如图25所示，第二换热单元530包括第九管道535、第十管道536以及第四循环介质，在储能阶段，储能模块200出口端输出的二氧化碳在流经蒸发侧512时降温，在释能阶段，第十管道536内的第四循环介质在回热器420处对二氧化碳进行降温，以提高制冷循环单元510的利用率和储能效率；在具体设置时，第九管道535、第十管道536中同样作用的区段进行复用，该第四循环介质为二氧化碳，此时，可以通过储能模块200提供第四循环介质，以便于储能阶段和释能阶段的控制，简化结构，节约成本。

为了便于蒸发侧512冷量的利用，一种优选实施方式中，如图26、图27、图28所示，冷热源综合利用模块500还包括第二蓄冷槽560，第二蓄冷槽560安装在蒸发侧512，并且第二蓄冷槽560用于吸收蒸发侧512所生成的冷量，冷源包括第二蓄冷槽560内的冷量。在具体设置时，冷源可以仅由第二蓄冷槽560单独提供，冷源也可以由第二蓄冷槽560和蒸发侧512共同提供，并且此时，第二换热单元530内的冷源不仅包括经由蒸发侧512直接扩散到第二换热单元530内的冷量，还包括经由蒸发侧512扩散到第二蓄冷槽560内并经由第二蓄冷槽560输送至第二换热单元530内的冷量，以使得蒸发侧512的冷量中较大部分被利用，避免能源的浪费。

冷源的提供方式不同，使得第二换热单元530的结构形式随之相应变化，在冷源由蓄冷槽单独提供时，第二换热单元530的结构类型具有以下三种：

类型四，如图26所示，第二换热单元530包括第十一管道537，第十一管道537用于依次连接储能模块200的出口端、第二蓄冷槽560和储液罐300，第十一管道537内的二氧化碳与蓄冷槽进行热交换，在储能阶段，从储能模块200输出的二氧化碳进入到第十一管道537内，并在流动到第二蓄冷槽560位置处与第二蓄冷槽560进行热交换以进行降温，降温后的液态二氧化碳进入到储液罐300内存储，以便于实现二氧化碳的降温。

类型五，如图27所示，第二换热单元530包括第十二管道538，第十二管道538用于闭环连接第二蓄冷槽560和回热器420。在释能阶段，第二蓄冷槽560内的蓄冷介质从第二蓄冷槽560输入至回热器420，并在回热器420处与回热器420内的二氧化碳进行交换以进行二氧化碳的降温，形成常温液态的二氧化碳，以便于第二换热单元530的设置，节约成本。

类型六，如图28所示，第二换热单元530包括第十一管道537、第十二管道538，在储能阶段，二氧化碳在流经第二蓄冷槽560时进行降温，在释能阶段，蓄冷介质在第二蓄冷槽560和回热器420之间循环流动以对二氧化碳进行降温，冷源由第二蓄冷槽560统一提供，以节约成本，在具体设置时，第二蓄冷槽560内的蓄冷介质为二氧化碳，以进一步简化第二换热单元530的结构。

在冷源由第二蓄冷槽560和蒸发侧512同时提供时，第二换热单元530的类型方式为上述类型一、类型二、类型三中蒸发侧512提供冷量和上述类型四、类型五、类型六中第二蓄冷槽560提供冷量的组合，此时，将类型一、类型二、类型三的第二换热单元530和类型四、类型五、类型六的第二换热单元530进行组合，以形成以下五种第二换热单元530的结构类型：

类型七，如图29所示，第二换热单元530包括第九管道535、第十一管道537，在储能阶段，储能模块200出口端输出的一部分二氧化碳在流经蒸发侧512处进行降温，另一部分二氧化碳在流经第二蓄冷槽560时进行降温，以提高降温效率，在具体设置时，第九管道535、第十一管道537中同样作用的区段进行复用，第二蓄冷槽560内的蓄冷介质为二氧化碳，以简化结构，节约成本。

类型八，如图30所示，第二换热单元530包括第九管道535、第十二管道538，在储能阶段，储能模块200出口端输出的二氧化碳在流经蒸发侧512处进行降温，在释能阶段，二氧化碳在流经回热器420处时与流到回热器420处的蓄冷介质进行热交换以降温，以使得储能模块200出口端输出的二氧化碳的降温与回热器420内二氧化碳的降温之间相互独立。

类型九，如图31所示，第二换热单元530包括第十管道536、第四循环介质、十一管道，回热器420内的二氧化碳通过第四循环介质在蒸发侧512和回热器420之间的流动而进行降温，能模块出口端输出的二氧化碳在流经第二蓄冷槽560时进行降温，以使得储能模块200出口端输出的二氧化碳的降温与回热器420内二氧化碳的降温之间相互独立。

类型十，如图32所示，第二换热单元530包括第十管道536、第四循环介质、第十二管道538，在释能阶段，回热器420内的二氧化碳通过第四循环介质在蒸发侧512和回热器420之间的流动而进行第一次降温，并且通过流经第十二管道538内的蓄冷介质进行第二次降温，以提高降温效率，在具体设置时，第十管道536、第十二管道538中同样作用的区段进行复用，该第四循环介质和第二蓄冷槽560的蓄冷介质材质相同，以简化结构，节约成本。

类型十一，如图33所示，第二换热单元530包括第九管道535、第十管道536、第四循环介质、第十一管道537以及第十二管道538，在储能阶段，储能模块200出口端输出的二氧化碳在流经蒸发侧512、第二蓄冷槽560时分别进行降温，在释能阶段，回热器420内的二氧化碳分别经过第四循环介质以及第二蓄冷槽560分别进行降温，以提高制冷循环单元510的利用率和储能效率；在具体设置时，第九管道535、第十管道536、第十一管道537以及第十二管道538中同样作用的区段进行复用，该第四循环介质和第二蓄冷槽560的蓄冷介质材质相同，简化结构，节约成本。

储能模块200的结构形式具有多种，具体地，储能模块200包括压缩机513以及冷却器，冷却器的出口构成储能模块200的出口端，此时，在储能阶段，经过第一换热单元520加热后的二氧化碳经过压缩机513进行压缩后转变成高温高压的二氧化碳，并且冷却器后进行第一次降温后从冷却器的出口输出至第二换热单元530进行第二次降温，以使得常温高压的二氧化碳输入至储液罐300内，提高能源的利用率。当然，储能模块200的结构形式并不局限于此，还可以为其他能够满足要求的结构形式，例如储能模块200可以具有两侧冷却工艺，以满足温度需求。

制冷循环单元510的结构形式具有多种，一种优选实施方式中，如图1所示，制冷循环单元510包括压缩机513、循环蒸发器514、节流阀515、循环冷凝器516，压缩机513、循环蒸发器514、节流阀515、循环冷凝器516之间闭环连接，循环蒸发器514形成蒸发侧512，循环冷凝器516形成冷凝侧511。在制冷循环单元510中，通过压缩机513对R134a、CO2、R22等制冷剂进行压缩制冷，在循环蒸发器514处形成蒸发侧512的冷量，经过节流阀515的节流，在循环冷凝器516处形成冷凝侧511的热量。当然，制冷循环单元510并不局限于上述压缩式制冷机构，还可以为其他能够满足要求的结构形式，例如吸收式制冷结构。

为了便于第一换热单元520和/或第二换热单元530的工作，一种优选实施方式中，第一换热单元520和/或第二换热单元530内流动的循环介质为水、乙二醇溶液，通过常规的循环介质能够较为简单方便第实现第一换热单元520和/或第二换热单元530的循环工作，成本较低，而根据工作温度、结构形式、工作压力的不同，第一换热单元520和/或第二换热单元530内的循环介质还可以为二氧化碳。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种储能系统，其特征在于，包括闭环连接的储气库、储能模块、冷热源综合利用模块、储液罐以及释能模块，所述冷热源综合利用模块包括制冷循环单元、第一换热单元及第二换热单元，所述制冷循环单元包括冷凝侧和蒸发侧，所述第一换热单元用于吸收所述冷凝侧所生成的热量以形成热源，且与所述储能模块和/或所述释能模块进行热交换，所述第二换热单元用于吸收所述蒸发侧所生成的冷量以形成冷源，且与所述储能模块和/或所述释能模块进行热交换；

其中，所述第一换热单元包括第一管道，所述第一管道用于依次连接所述储气库、所述冷凝侧、所述储能模块，所述第一管道内的二氧化碳与所述冷凝侧进行热交换；和/或，

所述第一换热单元包括第二管道及位于所述第二管道内的第一循环介质，所述第二管道用于闭环连接所述冷凝侧与所述释能模块的释能蒸发器，所述第二管道内的第一循环介质与所述冷凝侧热交换；

所述储能模块包括储能冷凝器；所述第二换热单元包括第五管道及位于所述第五管道内的第二循环介质，所述第五管道用于闭环连接所述蒸发侧与所述释能模块的回热器相连接，所述第五管道内的第二循环介质与所述蒸发侧热交换；和/或，

所述第二换热单元包括第六管道及位于所述第六管道内的第三循环介质，所述第六管道用于闭环连接所述储能冷凝器和所述蒸发侧，所述第六管道内的二氧化碳与所述蒸发侧进行热交换。

2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述冷热源综合利用模块还包括蓄热槽，所述蓄热槽安装在所述冷凝侧，且用于吸收所述冷凝侧所生成的热量，所述热源包括所述蓄热槽内的热量；

所述第一换热单元包括第三管道，所述第三管道用于依次连接所述储气库、所述蓄热槽和所述储能模块，所述第三管道内的二氧化碳与所述蓄热槽进行热交换；和/或，

所述第一换热单元包括第四管道，所述第四管道用于闭环连接所述蓄热槽和所述释能模块的释能蒸发器。

3.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述冷热源综合利用模块还包括第一蓄冷槽，所述第一蓄冷槽安装在所述蒸发侧，且用于吸收所述蒸发侧所生成的热量，所述冷源包括所述第一蓄冷槽内的冷量；

所述第二换热单元包括第七管道，所述第七管道用于闭环连接所述第一蓄冷槽和所述释能模块的回热器；和/或，

所述第二换热单元包括第八管道，所述第八管道用于闭环连接所述第一蓄冷槽和所述储能模块的储能冷凝器。

4.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述第二换热单元包括第九管道，所述第九管道用于依次连接所述储能模块的出口端、所述蒸发侧和所述储液罐，所述第九管道内的二氧化碳与所述蒸发侧进行热交换。

5.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述冷热源综合利用模块还包括第二蓄冷槽，所述第二蓄冷槽安装在所述蒸发侧，且用于吸收所述蒸发侧所生成的热量，所述冷源包括所述二蓄冷槽内的冷量；

所述第二换热单元包括第十一管道，所述第十一管道用于依次连接所述储能模块的出口端、所述第二蓄冷槽和所述储液罐，所述第十一管道内的二氧化碳与蓄冷槽进行热交换；和/或，

所述第二换热单元包括第十二管道，所述第十二管道用于闭环连接所述第二蓄冷槽和所述释能模块的回热器。

6.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述储能模块包括压缩机以及冷却器，所述冷却器的出口构成所述储能模块的出口端。

7.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述制冷循环单元包括闭环连接的压缩机、循环蒸发器、节流阀、循环冷凝器，所述循环蒸发器形成所述蒸发侧，所述循环冷凝器形成所述冷凝侧。

8.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述第一换热单元和/或所述第二换热单元内流动的循环介质为水、乙二醇溶液或是二氧化碳。