CN117288017A - 一种储能系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能系统，包括用于容纳第一介质和第一蓄冷物质的第一容器以及用于容纳第一介质和第二蓄冷物质的第二容器；第一容器的温度小于第二容器的温度；第一容器和第二容器中至少一者设置有搅拌装置，用于混合容器内的介质；第一容器和第二容器连通，能够利用第一介质的相变过程进行储能和释能。可见，该储能系统通过第一介质和蓄冷物质设置于同一容器内，实现了储能系统的第一介质与蓄冷物质的一体化共混储存直接接触换热，减少了换热损失，同时设置搅拌装置有利于容器内物质充分混合，能够增大接触面积，有利于提高储能效率。

Description

一种储能系统及方法

技术领域

本发明涉及储能技术领域，特别涉及一种储能系统及方法。

背景技术

物理储能采用抽水蓄能、压缩气体储能、飞轮储能等物理方法实现能量的存储，具有安全、环保、耐久等优点，其中抽水蓄能和压缩气体储能技术是能够实现大容量和长时间电能存储的储能系统。由于抽水蓄能需要特殊的地理条件和场地，建设的局限性较大，且一次性投资费用较高、建设周期较长，所以压缩气体储能的需求不断增加，特别是压缩空气储能和压缩二氧化碳储能的发展正在不断加速。压缩气体储能通过压缩机将气体压缩至高压储存的方式来存储电能，在需要用电时释放高压气体膨胀做功产生电能。

压缩气体储能系统中需要配置大容积的储气库以存储气体。压缩空气储能以空气为工质，低压端直接采用大气，不需要储存，但高压端的压缩空气储气库往往需要采用地下洞穴，以满足容积和承压要求；压缩二氧化碳储能以二氧化碳为工质，高压端采用液体储存，但低压端往往采用常压储气，储气库容积极其巨大，相应地需要极大的占地面积。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种储能系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种储能系统，包括：

用于容纳第一介质和第一蓄冷物质的第一容器；

用于容纳第一介质和第二蓄冷物质的第二容器；

所述第一容器的温度小于所述第二容器的温度；

所述第一容器和所述第二容器中至少一者设置有搅拌装置，用于混合容器内的介质；

所述第一容器和所述第二容器连通，能够利用所述第一介质的相变过程进行储能和释能；

所述第一蓄冷物质和所述第二蓄冷物质为液固相变蓄冷物质。

可选地，在上述储能系统中，所述第一容器设置有所述搅拌装置，所述第一容器中的所述第一介质和所述第一蓄冷物质均为液体二氧化碳；

或者，所述第一容器设置有所述搅拌装置，所述第一容器中的所述第一介质为液体二氧化碳，所述第一蓄冷物质的凝固温度大于所述液体二氧化碳的气化温度，且温度差值不超过5摄氏度；

或者，所述第一容器设置有所述搅拌装置，所述第一容器中的所述第一介质为固体二氧化碳，所述第一蓄冷物质的凝固温度大于所述固体二氧化碳的升华温度，且温度差值不超过5摄氏度。

可选地，在上述储能系统中，所述第二容器中的所述第一介质和所述第二蓄冷物质均为液体二氧化碳；

或者，所述第二容器设置有所述搅拌装置，所述第二容器中的第一介质为液体二氧化碳，所述第二蓄冷物质的凝固温度大于所述液体二氧化碳的气化温度，且温度差值不超过5摄氏度。

可选地，在上述储能系统中，设置有所述搅拌装置的容器中还设置有调温装置，用于调整所述容器内的温度；

和/或，设置有所述搅拌装置的所述容器中还设置有调压装置，用于调整所述容器内的压力。

可选地，在上述储能系统中，所述调压装置包括稳压罐，所述稳压罐内由气囊分隔为所述气囊所占用的第一部和所述气囊以外的第二部，所述第一部和所述第二部压力相等；

所述第二部连接所述容器；

所述第一部连接补偿装置，所述补偿装置能够为所述第一部补充气体，也能够使所述第一部排出所述气体。

可选地，在上述储能系统中，所述第一容器和所述第二容器之间通过并联设置的第一管路和第二管路形成供所述第一介质流通的循环路径；

设置有所述搅拌装置的容器中还设置有分离装置，用于分离所述气体所述第一介质和所述液体所述第一介质或固体所述第一介质，分离后的液体所述第一介质或固体所述第一介质输送回所述容器，气体所述第一介质进入所述循环路径。

可选地，在上述储能系统中，所述第一管路中设置有膨胀装置，所述第二管路中设置有压缩装置。

可选地，在上述储能系统中，所述第一管路和所述第二管路之间还设置有储热装置，所述储热装置中的储热介质用于储存热能。

可选地，在上述储能系统中，所述第一管路设置有蒸发器，所述第二管路设置有冷凝器。

可选地，在上述储能系统中，所述第一管路和所述第二管路之间还设置有蓄冷装置，所述蓄冷装置中的蓄冷介质用于储存冷能。

储能系统的储能方法，能够利用第一介质的相变进行储能和释能，包括：

储能阶段：谷电时段通过压缩气体所述第一介质实现储能，即第一容器中的所述第一介质由液体或固体相变为气体，第一蓄冷物质由液体相变为固体，气体所述第一介质压缩转变为高压气体所述第一介质，压缩后的高压气体所述第一介质等压相变为高压液体所述第一介质输入第二容器或者高压气体所述第一介质通过所述第二容中的第二蓄冷物质转变为液体，所述第二蓄冷物质由固体相变为液体。

释能阶段：峰电时段高压液体所述第一介质相变为高压气体再通过气体所述第一介质膨胀发电实现释能，即所述第二容器中的所述第一介质由高压液体等压相变为高压气体，所述第二容器中的所述第二蓄冷物质相变为固体，高压气体所述第一介质再膨胀转变成低压气体所述第一介质输入所述第一容器，再由低压气体所述第一介质通过所述第一容器中的所述第一蓄冷物质相变为液体或固体所述第一介质，第一蓄冷物质由固体相变为液体。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的储能系统，通过第一介质和蓄冷物质设置于同一容器内，实现了储能系统的第一介质与蓄冷物质的一体化共混储存直接接触换热，减少了换热损失，同时设置搅拌装置有利于容器内物质充分混合，能够增大接触面积，有利于提高储能效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例一提供的储能系统的原理图；

图2为本发明实施例二提供的储能系统的原理图；

图3为本发明实施例三提供的储能系统的原理图；

图4为本发明实施例四提供的储能系统的原理图；

图5为本发明实施例五提供的储能系统的原理图；

图6为本发明实施例六提供的储能系统的原理图；

图7为本发明实施例七提供的储能系统的原理图；

图8为本发明实施例八提供的储能系统的原理图；

图9为本发明实施例九提供的储能系统的原理图；

图10为本发明实施例一、三、五提供的储能系统的结构图；

图11为本发明实施例二、四、六提供的储能系统的结构图；

图12为本发明实施例七、八、九提供的储能系统的结构图。

其中：

1-第一容器，11-第一蓄冷物质，

2-第二容器，21-第二蓄冷物质，

3-第一介质，4-搅拌装置，5-调温装置，

6-调压装置，61-稳压罐，611-气囊，62-补偿装置，

7-第一管路，71-膨胀装置，72-储热装置，

721-热回收器，722-复热器，723-低温储热罐，724-高温储热罐，

73-蒸发器，

8-第二管路，81-压缩装置，82-冷凝器，83-蓄冷装置，

831-冷回收器，832-复冷器，833-高温蓄冷罐，834-低温蓄冷罐，

84-第二蓄冷装置，

841-第二冷回收器，842-第二复冷器，843-第二高温蓄冷罐，844-第二低温蓄冷罐，

9-分离装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

如图1-图12所示，本发明实施例提供了一种储能系统。

首先，该储能系统包括用于容纳第一介质3和第一蓄冷物质11的第一容器1以及用于容纳第一介质3和第二蓄冷物质21的第二容器2；第一容器1的温度小于第二容器2的温度；第一容器1和第二容器2中至少一者设置有搅拌装置4，用于混合容器内的介质，以便在储能过程或者释能过程中第一介质3和蓄冷物质均匀混合并接触；第一容器1和第二容器2连通，能够利用第一介质3的相变过程进行储能和释能；第一蓄冷物质11和第二蓄冷物质21为液固相变蓄冷物质，但不局限于此，蓄冷物质具体类型本领域技术人员可根据实际情况进行设计。其中第一容器1和第二容器2可以是罐体或者洞穴。需要说明的是，搅拌装置4可以为机械搅拌也可以为磁力搅拌，但不局限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

可见，本发明实施例提供的储能系统，通过第一介质3和蓄冷物质设置于同一容器内，实现了储能系统的第一介质3与蓄冷物质的一体化共混储存直接接触换热，减少了换热损失，同时设置搅拌装置4有利于容器内物质充分混合，能够增大接触面积，有利于提高储能效率，能够较大限度地利用谷电的电价红利，有助于降低设备投资成本。

示例性实施例一

如图1和图10所示具体实施时，第一容器1设置有搅拌装置4，第一容器1中的第一介质3和第一蓄冷物质11均为液体二氧化碳，二氧化碳处于接近三相点的状态。需要说明的是，任何一种物质都存在三种相态-气相、液相、固相。三相呈平衡态共存的点叫三相点。第一容器1的温度和压力能够使得二氧化碳处于三相点状态，通过温度和压力的调整，可使二氧化碳在三种相态之间发生转变。

此外，二氧化碳作为第一介质3以液体形式进行存储，极大地缩小了容器的体积，储能密度大；能够同时实现风能和太阳能的存储，有利于提升可再生能源的利用率。

具体实施时，第一容器1和第二容器2设置有保温装置，与外界绝热，避免能量损失，同时便于控制压力和温度。

具体实施时，第二容器2中的第一介质3第二蓄冷物质21均为液体二氧化碳。由于液体二氧化碳为凝聚态，其体积相比气体二氧化碳大幅减小，可采用地面布置的压力容器，选址灵活且占地较小。需要说明的是，第二容器2中的液体二氧化碳，优选压力为5兆帕至7兆帕，最优选的状态为接近饱和的状态，特定饱和压力下对应有饱和温度。

具体实施时，设置有搅拌装置4的容器中还设置有调温装置5，用于调整容器内的温度，使容器内温度达到所需要的温度。调温装置5与容器连通，能够抽取容器内的物质将其温度调整后再输回容器，或者也可以在容器内部设置换热管，通过换热管内的介质与容器内物质热交换调温，但不局限于此，调温装置5的具体结构形式，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

具体实施时，设置有搅拌装置4的容器中还设置有调压装置6，用于调整容器内的压力，使容器内的压力达到所需要的压力。

具体实施时，调压装置6包括稳压罐61，稳压罐61内由气囊611分隔为气囊611所占用的第一部和气囊611以外的第二部，第一部和第二部压力相等；第一部连接补偿装置62，补偿装置62能够为第一部补充气体，也能够使第一部排出气体；第二部连接第一容器1。需要说明的是，气囊611为柔性气囊611，气囊611中可以充入压缩空气维持压力，调节第一部的压缩空气的压力能够间接调整第二部的压力，从而能够调整第一容器1的压力。但不局限于此，调压装置6的具体结构形式，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

具体实施时，第一容器1和第二容器2之间通过并联设置的第一管路7和第二管路8连通形成供第一介质3流通的循环路径；设置有搅拌装置4的容器中还设置有分离装置9，用于分离气体第一介质3和液体第一介质3或固体第一介质3，分离后的液体第一介质3或固体第一介质3输送回容器，气体第一介质3进入循环路径。即分离后的气体进入下一道工序，非气体物质返回容器。需要说明的是，本文所说的管路可以是单独的一条输送管也可以是设置有功能装置(即具有特定功能的设备或阀件或零器件)的输送路径。

具体实施时，第一管路7设置有膨胀装置71，第二管设置有压缩装置81。膨胀装置71包括多个串联设置的膨胀机，但不局限于此，膨胀机也可并联设置，也可串联并联混合设置，本领域技术人员可根据实际需要进行设计。和/或，压缩装置81包括多个串联设置的压缩机，但不局限于此，压缩机也可并联设置，也可串联并联混合设置，本领域技术人员可根据实际需要进行设计。需要说明的是，根据膨胀机的工作原理，介质的温度越高，其膨胀做功效率越高，释能效果更好，利用复热器722对即将进入膨胀机的介质加热升温，能够提高其做功效率。膨胀机包括但不限于涡轮式，其原理主要是介质所具有的能量在流动中经过喷管时转换动能，流过转子时，流体冲击叶片，推动转子转动，从而驱动膨胀机轴旋转。膨胀机轴直接或者经传动机构带动其他机械(发电机)，输出机械工，实现储能系统的释能。

具体实施时，第一管路7和第二管路8之间还设置有储热装置72，储热装置72中的储热介质用于储存热能。即储热装置72用于二氧化碳的压缩热量的回收以及二氧化碳的复热。需要说明的是，储热装置72包括热回收器721、复热器722、低温储热罐723和高温储热罐724，其中，复热器722设置于第一管路7之间，热回收器721通过第二管路8与复热器722并联；复热器722、高温储热罐724、热回收器721、低温储热罐723和蒸发器73依次连接形成循环回路。热回收器721两端分别连接冷凝器82和压缩装置81，复热器722的两端连接蒸发器73和膨胀装置71。此外，储热介质包括但不限于导热油、熔盐、高压水等。其中，热回收器721用于回收压缩装置81排气热量并将热量传给从低温储热罐723输出至高温储热罐724的储热介质；复热器722用于将高温储热罐724输出至低温储热罐723的储热介质中的热量传递给膨胀装置71进气。需要说明的是，储热介质在复热器722与二氧化碳同时流经，并实现热量交换，遵循热传导规律，换热介质内的热量传递至二氧化碳，从而使得二氧化碳的温度升高，升温后的二氧化碳流入膨胀装置71膨胀发电，将系统储存的能量转化为电能输出。

具体实施时，第一管路7设置有蒸发器73，第二路设置有冷凝器82。冷凝器82用于将管路中的气体二氧化碳冷凝为液体二氧化碳，蒸发器73用于将液体二氧化碳转变为气体二氧化碳。

需要说明的是，储能系统中二氧化碳为闭式循环，能够利用并长期封存二氧化碳，并且二氧化碳用量大，有良好的固碳作用。

储能时，启动搅拌装置4搅拌第一容器1中的物质使其充分混合接触，当第一容器1温度偏离规定值时，启动调温装置5调节温度，同时补偿装置62根据第一容器1的压力情况向气囊611中充气或排气以调节第一容器1的压力值，当第一容器1的压力和温度条件均满足时，气囊611压力降低从而使第一容器1的压力降低，使第一容器1中的液体二氧化碳发生闪蒸，第一容器1中的液体二氧化碳一部分变为气体二氧化碳，另一部分变为固体二氧化碳，同时启动压缩装置81将产生的气体二氧化碳进行压缩，压缩装置81排气热量由热回收器721回收并储存于从低温储热罐723输出至高温储热罐724的储热介质中，热回收器721输出的高压二氧化碳经冷凝器82凝结成液体并输入第二容器2中，待储能过程完成时，第一容器1剩余少量液体二氧化碳和大量的固体二氧化碳。

释能时，启动搅拌装置4使第一容器1内的物质充分混合及接触，补偿装置62根据压力情况向气囊611内充气或排气以调节第一容器1压力值以满足要求，第二容器2释放二氧化碳，经蒸发器73气化，再经复热器722吸收从高温储热罐724输出至低温储热罐723的储热介质的热量，复热器722输出的储热介质经蒸发器73释放余热，高温高压的气体二氧化碳经膨胀装置71膨胀发电，变成低压低温气体二氧化碳，输入第一容器1中与固体二氧化碳共同转变为液体二氧化碳，待释能过程完成时，第一容器1回到初始状态。

示例性实施例二

如图2和图11所示，本发明实施例二提供了一种储能系统，本发明实施例二与实施例一的区别在于：

具体实施时，第一管路7和第二管路8之间还设置有蓄冷装置83，蓄冷装置83中的蓄冷介质用于储存冷能。即蓄冷装置83用于二氧化碳的冷能的回收以及二氧化碳的复冷。需要说明的是，蓄冷装置83包括冷回收器831、复冷器832、低温蓄冷罐834、高温蓄冷罐833，其中，复冷器832设置于第一管路7之间，冷回收器831通过第二管路8与复冷器832并联；复冷器832、高温蓄冷罐833、冷回收器831、低温蓄冷罐834依次连接形成循环回路。蓄冷装置83靠近第一容器1设置，其中，冷回收器831用于回收二氧化碳相变为气体时释放的冷能并将冷能传给从高温蓄冷罐833输出至低温蓄冷罐834的储冷介质；复冷器832用于将低温蓄冷罐834输出至高温蓄冷罐833的储冷介质中的冷能传递给气体二氧化碳使其变为低温气体二氧化碳后输送至第一容器1。需要说明的是，储冷介质在复冷器832与二氧化碳同时流经，并实现热量交换，遵循热传导规律，换冷介质内的冷能传递至二氧化碳，从而使得二氧化碳的温度降低，降温后的气体二氧化碳流入第一容器1。

储能时，启动搅拌装置4搅拌第一容器1中的物质使其充分混合接触，当第一容器1温度偏离规定值时，启动调温装置5调节温度，同时补偿装置62根据第一容器1的压力情况向气囊611中充气或排气以调节第一容器1的压力值，当第一容器1的压力和温度条件均满足时，气囊611压力降低从而使第一容器1的压力降低，使第一容器1中的液体二氧化碳发生闪蒸，第一容器1中的液体二氧化碳一部分变为气体二氧化碳，另一部分变为固体二氧化碳，产生的低温气体二氧化碳由冷回收器831回收并储存于从高温蓄冷罐833输出至低温蓄冷罐834的储冷介质中，同时启动压缩装置81将产生的气体二氧化碳进行压缩，压缩装置81排气热量由热回收器721回收并储存于从低温储热罐723输出至高温储热罐724的储热介质中，热回收器721输出的高压二氧化碳经冷凝器82凝结成液体并输入第二容器2中，待储能过程完成时，第一容器1剩余少量液体二氧化碳和大量的固体二氧化碳。

释能时，启动搅拌装置4使第一容器1内的物质充分混合及接触，补偿装置62根据压力情况向气囊611内充气或排气以调节第一容器1压力值以满足要求，第二容器2释放二氧化碳，经蒸发器73气化，再经复热器722吸收从高温储热罐724输出至低温储热罐723的储热介质的热量，复热器722输出的储热介质经蒸发器73释放余热，高温高压的气体二氧化碳经膨胀装置71膨胀发电，变成低压低温气体二氧化碳，经复冷器832吸收从低温蓄冷罐834输出至高温蓄冷罐833的储冷介质中的冷能后降温，再输入第一容器1中与固体二氧化碳共同转变为液体二氧化碳，待释能过程完成时，第一容器1回到初始状态。

示例性实施例三

如图3和图10所示，本发明实施例三提供了一种储能系统，本发明实施例三与实施例一的区别在于：

具体实施时，第一容器1设置有搅拌装置4，第一容器1中的第一介质3为液体二氧化碳，第一蓄冷物质11的凝固温度大于液体二氧化碳的气化温度，且温度差值不超过5摄氏度，但不局限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

储能时，启动搅拌装置4搅拌第一容器1中的液体二氧化碳和第一蓄冷物质11使其充分混合接触，当第一容器1温度偏离规定值时，启动调温装置5调节温度，同时补偿装置62根据第一容器1的压力情况向气囊611中充气或排气以调节第一容器1的压力值，当第一容器1的压力和温度条件均满足时，气囊611压力降低从而使第一容器1的压力降低，使第一容器1中的液体二氧化碳发生闪蒸，同时启动压缩装置81将产生的气体二氧化碳进行压缩，第一蓄冷物质11凝固，压缩装置81排气热量由热回收器721回收并储存于从低温储热罐723输出至高温储热罐724的储热介质中，热回收器721输出的高压二氧化碳经冷凝器82凝结成液体并输入第二容器2中，待储能过程完成时，第一容器1剩余少量液体二氧化碳和少量液体第一蓄冷物质11以及大量的固体第一蓄冷物质11。

释能时，启动搅拌装置4使第一容器1内的液体二氧化碳和第一蓄冷物质11充分混合及接触，补偿装置62根据压力情况向气囊611内充气或排气以调节第一容器1压力值以满足要求，第二容器2释放二氧化碳，经蒸发器73气化，再经复热器722吸收从高温储热罐724输出至低温储热罐723的储热介质的热量，复热器722输出的储热介质经蒸发器73释放余热，高温高压的气体二氧化碳经膨胀装置71膨胀发电，变成低压低温气体二氧化碳，输入第一容器1中从第一蓄冷物质11中吸收冷能凝结成液体二氧化碳，第一蓄冷物质11由固体熔化为液体，待释能过程完成时，第一容器1回到初始状态。

需要说明的是，液体气化需要吸收热量，即会释放冷能，冷能通过与二氧化碳直接接触的进行热交换的蓄冷物质吸收并储存，蓄冷物质与二氧化碳相互不溶解、不反应。蓄冷物质优选为液固相变蓄冷物质，第一蓄冷物质11的凝固温度与液体二氧化碳的汽化温度的温差小于等于5摄氏度，当二氧化碳为液体时，降低其所在容器的压力至气液两相区并发生闪蒸气化，气化释放的冷能使蓄冷物质发生液固相变，冷能储存于固态蓄冷物质之中。

此外，第一容器1中的液体二氧化碳，优选压力为0.55兆帕至3.5兆帕，最优选的状态为接近饱和的状态，特定饱和压力下对应有饱和温度。

示例性实施例四

如图4和图11所示，本发明实施例四提供了一种储能系统，本发明实施例四与实施例二的区别在于：

具体实施时，第一容器1设置有搅拌装置4，第一容器1中的第一介质3为液体二氧化碳，第一蓄冷物质11的凝固温度大于液体二氧化碳的气化温度，且温度差值不超过5摄氏度，但不局限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

储能时，启动搅拌装置4搅拌第一容器1中的液体二氧化碳和第一蓄冷物质11使其充分混合接触，当第一容器1温度偏离规定值时，启动调温装置5调节温度，同时补偿装置62根据第一容器1的压力情况向气囊611中充气或排气以调节第一容器1的压力值，当第一容器1的压力和温度条件均满足时，气囊611压力降低从而使第一容器1的压力降低，使第一容器1中的液体二氧化碳发生闪蒸，产生的低温气体二氧化碳由冷回收器831回收并储存于从高温蓄冷罐833输出至低温蓄冷罐834的储冷介质中，同时启动压缩装置81将产生的气体二氧化碳进行压缩，第一蓄冷物质11凝固，压缩装置81排气热量由热回收器721回收并储存于从低温储热罐723输出至高温储热罐724的储热介质中，热回收器721输出的高压二氧化碳经冷凝器82凝结成液体并输入第二容器2中，待储能过程完成时，第一容器1剩余少量液体二氧化碳和少量液体第一蓄冷物质11以及大量的固体第一蓄冷物质11。

释能时，启动搅拌装置4使第一容器1内的液体二氧化碳和第一蓄冷物质11充分混合及接触，补偿装置62根据压力情况向气囊611内充气或排气以调节第一容器1压力值以满足要求，第二容器2释放二氧化碳，经蒸发器73气化，再经复热器722吸收从高温储热罐724输出至低温储热罐723的储热介质的热量，复热器722输出的储热介质经蒸发器73释放余热，高温高压的气体二氧化碳经膨胀装置71膨胀发电，变成低压低温气体二氧化碳，经复冷器832吸收从低温蓄冷罐834输出至高温蓄冷罐833的储冷介质中的冷能后降温，输入第一容器1中从第一蓄冷物质11中吸收冷能凝结成液体二氧化碳，第一蓄冷物质11由固体熔化为液体，待释能过程完成时，第一容器1回到初始状态。

示例性实施例五

如图5和图10所示，本发明实施例三提供了一种储能系统，本发明实施例五与实施例一的区别在于：

具体实施时，第一容器1设置有搅拌装置4，第一容器1中的第一介质3为固体二氧化碳，第一蓄冷物质11的凝固温度大于固体二氧化碳的升华温度，且温度差值不超过5摄氏度，但不局限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

储能时，启动搅拌装置4搅拌第一容器1中的固体二氧化碳和第一蓄冷物质11使其充分混合接触，当第一容器1温度偏离规定值时，启动调温装置5调节温度，同时补偿装置62根据第一容器1的压力情况向气囊611中充气或排气以调节第一容器1的压力值，当第一容器1的压力和温度条件均满足时，气囊611压力降低从而使第一容器1的压力降低，使第一容器1中的固体二氧化碳发生升华，第一容器1中第一蓄冷物质11凝固，升华产生低温气体二氧化碳，同时压缩装置81排气热量由热回收器721回收并储存于从低温储热罐723输出至高温储热罐724的储热介质中，热回收器721输出的高压二氧化碳经冷凝器82凝结成液体并输入第二容器2中，待储能过程完成时，第一容器1剩余少量固体二氧化碳和少量液体第一蓄冷物质11以及大量固体第一蓄冷物质11。

释能时，启动搅拌装置4使第一容器1内的固体二氧化碳和第一蓄冷物质11充分混合及接触，补偿装置62根据压力情况向气囊611内充气或排气以调节第一容器1压力值以满足要求，第二容器2释放二氧化碳，经蒸发器73气化，再经复热器722吸收从高温储热罐724输出至低温储热罐723的储热介质的热量，复热器722输出的储热介质经蒸发器73释放余热，高温高压的气体二氧化碳经膨胀装置71膨胀发电，变成低压低温气体二氧化碳，输入第一容器1中从第一蓄冷物质11吸收冷能凝结成固体二氧化碳，第一蓄冷物质11由固体熔化为液体，待释能过程完成时，第一容器1回到初始状态。

需要说明的是，固态升华需要吸收热量，即会释放冷能，冷能通过与二氧化碳直接接触的进行热交换的蓄冷物质吸收并储存，蓄冷物质与二氧化碳相互不溶解、不反应。第一蓄冷物质11的凝固温度与固体二氧化碳的升华的温度的温差小于等于5摄氏度，当二氧化碳为固体时，降低其所在容器的压力至气固两相区并发生升华，升华释放的冷能使蓄冷物质发生液固相变，冷能储存于固态蓄冷物质之中。

此外，第一容器1中的固体二氧化碳，优选压力为0.001兆帕至0.5兆帕。

示例性实施例六

如图6和图11所示，本发明实施例六提供了一种储能系统，本发明实施例六与实施例二的区别在于：

具体实施时，第一容器1设置有搅拌装置4，第一容器1中的第一介质3为固体二氧化碳，第一蓄冷物质11的凝固温度大于固体二氧化碳的升华温度，且温度差值不超过5摄氏度，但不局限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

储能时，启动搅拌装置4搅拌第一容器1中的固体二氧化碳和第一蓄冷物质11使其充分混合接触，当第一容器1温度偏离规定值时，启动调温装置5调节温度，同时补偿装置62根据第一容器1的压力情况向气囊611中充气或排气以调节第一容器1的压力值，当第一容器1的压力和温度条件均满足时，气囊611压力降低从而使第一容器1的压力降低，使第一容器1中的固体二氧化碳发生升华，第一容器1中第一蓄冷物质11凝固，产生的低温气体二氧化碳由冷回收器831回收并储存于从高温蓄冷罐833输出至低温蓄冷罐834的储冷介质中，同时压缩装置81排气热量由热回收器721回收并储存于从低温储热罐723输出至高温储热罐724的储热介质中，热回收器721输出的高压二氧化碳经冷凝器82凝结成液体并输入第二容器2中，待储能过程完成时，第一容器1剩余少量固体二氧化碳和少量液体第一蓄冷物质11以及大量固体第一蓄冷物质11。

释能时，启动搅拌装置4使第一容器1内的固体二氧化碳和第一蓄冷物质11充分混合及接触，补偿装置62根据压力情况向气囊611内充气或排气以调节第一容器1压力值以满足要求，第二容器2释放二氧化碳，经蒸发器73气化，再经复热器722吸收从高温储热罐724输出至低温储热罐723的储热介质的热量，复热器722输出的储热介质经蒸发器73释放余热，高温高压的气体二氧化碳经膨胀装置71膨胀发电，变成低压低温气体二氧化碳，经复冷器832吸收从低温蓄冷罐834输出至高温蓄冷罐833的储冷介质中的冷能后降温，再输入第一容器1中从第一蓄冷物质11吸收冷能凝结成固体二氧化碳，第一蓄冷物质11由固体熔化为液体，待释能过程完成时，第一容器1回到初始状态。

示例性实施例七

如图7和图12所示，本发明实施例七提供了一种储能系统，本发明实施例七与实施例二的区别在于：

具体实施时，第二容器2设置有搅拌装置4，第二容器2中的第一介质3为液体二氧化碳，第二蓄冷物质21的凝固温度大于液体二氧化碳的气化温度，且温度差值不超过5摄氏度，但不局限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

具体实施时，第一管路7和第二管路8之间还设置有第二蓄冷装置84，第二蓄冷装置84中的蓄冷介质用于储存冷能。需要说明的是，第二蓄冷装置84包括第二冷回收器841、第二复冷器842、第二低温蓄冷罐844、第二高温蓄冷罐843，其中，第二复冷器842设置于第二管路8之间，第二冷回收器841通过第一管路7与第二复冷器842并联；第二复冷器842、第二高温蓄冷罐843、第二冷回收器841、第二低温蓄冷罐844依次连接形成循环回路。第二蓄冷装置84靠近第二容器2设置。

具体实施时，储能系统中不设置蒸发器73和冷凝器82。

储能时，启动第一容器1中的搅拌装置4和第二容器2中的搅拌装置4使容器中的物质充分混合接触，当第一容器1温度或者第二容器2温度偏离规定值时，启动第一容器1的调温装置5和第二容器2的调温装置5调节温度，同时第一容器1的补偿装置62根据第一容器1的压力情况向气囊611中充气或排气以调节第一容器1的压力值，第二容器2的补偿装置62根据第二容器2的压力情况向气囊611中充气或排气以调节第二容器2的压力值，当第一容器1和第二容器2的压力和温度条件均满足时，第一容器1的气囊611压力降低从而使第一容器1的压力降低，使第一容器1中的液体二氧化碳发生闪蒸，第一容器1中的液体二氧化碳一部分变为气体二氧化碳，另一部分变为固体二氧化碳，产生的低温气体二氧化碳由冷回收器831回收并储存于从高温蓄冷罐833输出至低温蓄冷罐834的储冷介质中，同时启动压缩装置81将产生的气体二氧化碳进行压缩，压缩装置81排气热量由热回收器721回收并储存于从低温储热罐723输出至高温储热罐724的储热介质中，热回收器721输出的高压二氧化碳经第二复冷器842吸收从第二低温蓄冷罐844输出至第二高温蓄冷罐843的蓄冷介质的冷能，降温后输入第二容器2中与第二蓄冷物质21换热后液化，第二蓄冷物质21熔化为液体，第二容器2中的调压装置6，调温装置5，以及搅拌装置4试运行确保第二容器2的压力和温度的稳定，待储能过程完成时，第一容器1剩余少量液体二氧化碳和大量的固体二氧化碳，第二容器2中充满大量液体二氧化碳和液体第二蓄冷物质21以及少量固体第二蓄冷物质21。

释能时，启动第一容器1中的搅拌装置4和第二容器2中的搅拌装置4使容器中的物质充分混合接触，补偿装置62根据压力情况向气囊611内充气或排气以调节第一容器1和第二容器2压力值以满足要求，第二容器2的气囊611压力降低从而使第二容器2的压力降低，第二容器2的液体二氧化碳气化并释放，经第二复冷器842吸收第二高温蓄冷罐843输出至第二低温蓄冷罐844储冷介质中的冷能，再经复热器722吸收从高温储热罐724输出至低温储热罐723的储热介质的热量，复热器722输出的储热介质经蒸发器73释放余热，高温高压的气体二氧化碳经膨胀装置71膨胀发电，变成低压低温气体二氧化碳，经复冷器832吸收从低温蓄冷罐834输出至高温蓄冷罐833的储冷介质中的冷能后降温，再输入第一容器1中与固体二氧化碳共同转变为液体二氧化碳，待释能过程完成时，第一容器1和第二容器2回到初始状态。

示例性实施例八

如图8和图12所示，本发明实施例八提供了一种储能系统，本发明实施例八与实施例七的区别在于：

具体实施时，第一容器1设置有搅拌装置4，第一容器1中的第一介质3为液体二氧化碳，第一蓄冷物质11的凝固温度大于液体二氧化碳的气化温度，且温度差值不超过5摄氏度，但不局限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

储能时，启动第一容器1中的搅拌装置4和第二容器2中的搅拌装置4使容器中的物质充分混合接触，当第一容器1温度或者第二容器2温度偏离规定值时，启动第一容器1的调温装置5和第二容器2的调温装置5调节温度，同时第一容器1的补偿装置62根据第一容器1的压力情况向气囊611中充气或排气以调节第一容器1的压力值，第二容器2的补偿装置62根据第二容器2的压力情况向气囊611中充气或排气以调节第二容器2的压力值，当第一容器1和第二容器2的压力和温度条件均满足时，第一容器1的气囊611压力降低从而使第一容器1的压力降低，使第一容器1中的液体二氧化碳发生闪蒸，同时启动压缩装置81将产生的气体二氧化碳进行压缩，第一蓄冷物质11凝固，产生的低温气体二氧化碳由冷回收器831回收并储存于从高温蓄冷罐833输出至低温蓄冷罐834的储冷介质中，压缩装置81排气热量由热回收器721回收并储存于从低温储热罐723输出至高温储热罐724的储热介质中，热回收器721输出的高压二氧化碳经第二复冷器842吸收从第二低温蓄冷罐844输出至第二高温蓄冷罐843的蓄冷介质的冷能，降温后输入第二容器2中与第二蓄冷物质21换热后液化，第二蓄冷物质21熔化为液体，第二容器2中的调压装置6，调温装置5，以及搅拌装置4试运行确保第二容器2的压力和温度的稳定，待储能过程完成时，第一容器1剩余少量液体二氧化碳和少量液体第一蓄冷物质11以及大量的固体第一蓄冷物质11，第二容器2中充满大量液体二氧化碳和液体第二蓄冷物质21以及少量固体第二蓄冷物质21。

释能时，启动第一容器1中的搅拌装置4和第二容器2中的搅拌装置4使容器中的物质充分混合接触，补偿装置62根据压力情况向气囊611内充气或排气以调节第一容器1和第二容器2压力值以满足要求，第二容器2的气囊611压力降低从而使第二容器2的压力降低，第二容器2的液体二氧化碳气化并释放，经第二复冷器842吸收第二高温蓄冷罐844输出至第二低温蓄冷罐843储冷介质中的冷能，再经复热器722吸收从高温储热罐724输出至低温储热罐723的储热介质的热量，复热器722输出的储热介质经蒸发器73释放余热，高温高压的气体二氧化碳经膨胀装置71膨胀发电，变成低压低温气体二氧化碳，经复冷器832吸收从低温蓄冷罐834输出至高温蓄冷罐833的储冷介质中的冷能后降温，再输入第一容器1中从第一蓄冷物质11中吸收冷能凝结成液体二氧化碳，第一蓄冷物质11由固体熔化为液体，待释能过程完成时，第一容器1和第二容器2回到初始状态。

示例性实施例九

如图9和图12所示，本发明实施例六提供了一种储能系统，本发明实施例九与实施例七的区别在于：

具体实施时，第一容器1设置有搅拌装置4，第一容器1中的第一介质3为固体二氧化碳，第一蓄冷物质11的凝固温度大于固体二氧化碳的升华温度，且温度差值不超过5摄氏度，但不局限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

储能时，启动第一容器1中的搅拌装置4和第二容器2中的搅拌装置4使容器中的物质充分混合接触，当第一容器1温度或者第二容器2温度偏离规定值时，启动第一容器1的调温装置5和第二容器2的调温装置5调节温度，同时第一容器1的补偿装置62根据第一容器1的压力情况向气囊611中充气或排气以调节第一容器1的压力值，第二容器2的补偿装置62根据第二容器2的压力情况向气囊611中充气或排气以调节第二容器2的压力值，当第一容器1和第二容器2的压力和温度条件均满足时，第一容器1的气囊611压力降低从而使第一容器1的压力降低，使第一容器1中的固体二氧化碳发生升华，第一容器1中第一蓄冷物质11凝固，产生的低温气体二氧化碳由冷回收器831回收并储存于从高温蓄冷罐833输出至低温蓄冷罐834的储冷介质中，同时启动压缩装置81将产生的气体二氧化碳进行压缩，压缩装置81排气热量由热回收器721回收并储存于从低温储热罐723输出至高温储热罐724的储热介质中，热回收器721输出的高压二氧化碳经第二复冷器842吸收从第二低温蓄冷罐844输出至第二高温蓄冷罐843的蓄冷介质的冷能，降温后输入第二容器2中与第二蓄冷物质21换热后液化，第二蓄冷物质21熔化为液体，第二容器2中的调压装置6，调温装置5，以及搅拌装置4试运行确保第二容器2的压力和温度的稳定，待储能过程完成时，第一容器1剩余少量固体二氧化碳和少量液体第一蓄冷物质11以及大量固体第一蓄冷物质11，第二容器2中充满大量液体二氧化碳和液体第二蓄冷物质21以及少量固体第二蓄冷物质21。

释能时，启动第一容器1中的搅拌装置4和第二容器2中的搅拌装置4使容器中的物质充分混合接触，补偿装置62根据压力情况向气囊611内充气或排气以调节第一容器1和第二容器2压力值以满足要求，第二容器2的气囊611压力降低从而使第二容器2的压力降低，第二容器2的液体二氧化碳气化并释放，经第二复冷器842吸收第二高温蓄冷罐843输出至第二低温蓄冷罐844储冷介质中的冷能，再经复热器722吸收从高温储热罐724输出至低温储热罐723的储热介质的热量，复热器722输出的储热介质经蒸发器73释放余热，高温高压的气体二氧化碳经膨胀装置71膨胀发电，变成低压低温气体二氧化碳，经复冷器832吸收从低温蓄冷罐834输出至高温蓄冷罐833的储冷介质中的冷能后降温，再输入第一容器1中从第一蓄冷物质11吸收冷能凝结成固体二氧化碳，第一蓄冷物质11由固体熔化为液体，待释能过程完成时，第一容器1和第二容器2回到初始状态。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种储能系统，其特征在于，包括：

用于容纳第一介质(3)和第一蓄冷物质(11)的第一容器(1)；

用于容纳所述第一介质(3)和第二蓄冷物质(21)的第二容器(2)；

所述第一容器(1)的温度小于所述第二容器(2)的温度；

所述第一容器(1)和所述第二容器(2)中至少一者设置有搅拌装置(4)，用于混合容器内的介质；

所述第一容器(1)和所述第二容器(2)连通，能够利用所述第一介质(3)的相变过程进行储能和释能；

所述第一蓄冷物质(11)和所述第二蓄冷物质(21)为液固相变蓄冷物质_。

2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述第一容器(1)设置有所述搅拌装置(4)，所述第一容器(1)中的所述第一介质(3)和所述第一蓄冷物质(11)均为液体二氧化碳；

或者，所述第一容器(1)设置有所述搅拌装置(4)，所述第一容器(1)中的所述第一介质(3)为液体二氧化碳，所述第一蓄冷物质(11)的凝固温度大于所述液体二氧化碳的气化温度，且温度差值不超过5摄氏度；

或者，所述第一容器(1)设置有所述搅拌装置(4)，所述第一容器(1)中的所述第一介质(3)为固体二氧化碳，所述第一蓄冷物质(11)的凝固温度大于所述固体二氧化碳的升华温度，且温度差值不超过5摄氏度。

3.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，

所述第二容器(2)中的所述第一介质(3)和所述第二蓄冷物质(21)均为液体二氧化碳；

或者，所述第二容器(2)设置有所述搅拌装置(4)，所述第二容器(2)中的所述第一介质(3)为液体二氧化碳，所述第二蓄冷物质(21)的凝固温度大于所述液体二氧化碳的气化温度，且温度差值不超过5摄氏度。

4.根据权利要求1-3中任一者所述的储能系统，其特征在于，设置有所述搅拌装置(4)的容器中还设置有调温装置(5)，用于调整所述容器内的温度；

和/或，设置有所述搅拌装置(4)的所述容器中还设置有调压装置(6)，用于调整所述容器内的压力。

5.根据权利要求4所述的储能系统，其特征在于，所述调压装置(6)包括稳压罐(61)，所述稳压罐(61)内由气囊(611)分隔为所述气囊(611)所占用的第一部和所述气囊(611)以外的第二部，所述第一部和所述第二部压力相等；

所述第二部连接所述容器；

所述第一部连接补偿装置(62)，所述补偿装置(62)能够为所述第一部补充气体，也能够使所述第一部排出所述气体。

6.根据权利要求4所述的储能系统，其特征在于，所述第一容器(1)和所述第二容器(2)之间通过并联设置的第一管路(7)和第二管路(8)形成供所述第一介质(3)流通的循环路径；

设置有所述搅拌装置(4)的容器中还设置有分离装置(9)，用于分离气体所述第一介质(3)和液体所述第一介质(3)或固体所述第一介质(3)，分离后的液体所述第一介质(3)或固体所述第一介质(3)输送回所述容器，气体所述第一介质(3)进入所述循环路径。

7.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于，所述第一管路(7)设置有膨胀装置(71)，所述第二管路(8)设置有压缩装置(81)。

8.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，所述第一管路(7)和所述第二管路(8)之间还设置有储热装置(72)，所述储热装置(72)中的储热介质用于储存热能。

9.根据权利要求8所述的储能系统，其特征在于，所述第一管路(7)设置有蒸发器(73)，所述第二管路(8)设置有冷凝器(82)。

10.根据权利要求8所述的储能系统，其特征在于，所述第一管路(7)和所述第二管路(8)之间还设置有蓄冷装置(83)，所述蓄冷装置(83)中的蓄冷介质用于储存冷能。

11.一种储能系统的储能方法，其特征在于，能够利用第一介质(3)的相变进行储能和释能，包括：

储能阶段：谷电时段通过压缩气体所述第一介质(3)实现储能，即第一容器(1)中的所述第一介质(3)由液体或固体相变为气体，第一蓄冷物质(11)由液体相变为固体，气体所述第一介质(3)压缩转变为高压气体所述第一介质(3)，压缩后的高压气体所述第一介质(3)等压相变为高压液体所述第一介质(3)输入第二容器(2)或者高压气体所述第一介质(3)通过所述第二容器(2)中的第二蓄冷物质(21)转变为液体，所述第二蓄冷物质(21)由固体相变为液体；

释能阶段：峰电时段高压液体所述第一介质(3)相变为高压气体再通过气体所述第一介质(3)膨胀发电实现释能，即所述第二容器(2)中的所述第一介质(3)由高压液体等压相变为高压气体，所述第二容器(2)中的所述第二蓄冷物质(21)相变为固体，高压气体所述第一介质(3)再膨胀转变成低压气体所述第一介质(3)输入所述第一容器(1)，再由低压气体所述第一介质(3)通过所述第一容器(1)中的所述第一蓄冷物质(11)相变为液体或固体所述第一介质(3)，所述第一蓄冷物质(11)由固体相变为液体。