CN219262722U - 一种压缩二氧化碳储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压缩二氧化碳储能系统，包括压缩机侧离合器、透平侧离合器、电动/发电一体机储能模块和发电模块，压缩机侧离合器与所述透平侧离合器为同轴布置，电动/发电一体机两侧分别连接所述压缩机侧离合器与所述透平侧离合器；压缩机侧离合器与储能模块连接；透平侧离合器与发电模块连接。本实用新型低压压缩机采用轴向或侧向进气方式，压缩机采用单轴多级布置方式：低压压缩机+高压压缩机设计（或多台压缩机），通过增速箱增速，一个齿轮箱同时驱动2根压缩机轴，增速比合理，效率高。轴系相对简单，结构相对成熟，且可采用国产齿轮箱，成本低、周期短。

Description

一种压缩二氧化碳储能系统

技术领域

本实用新型属于新能源储能技术领域，特别涉及一种压缩二氧化碳储能系统。

背景技术

新型二氧化碳储能是一种带相变的压缩气体储能技术，其基本原理是在用电低谷期，利用多余电力将常温常压的二氧化碳气体压缩为液体，并将压缩过程中产生的热能储存起来；在用电高峰期，利用存储的热能加热液态二氧化碳至过热气态，驱动透平进行发电。

系统包括压缩储能过程与膨胀发电过程两部分，系统的压缩储能模块在电力低谷期工作，利用富裕电力驱动压缩机压缩二氧化碳、冷凝为液态并储存，同时储存压缩过程产生的热能；系统的膨胀发电模块在用电高峰期工作，利用储能过程储存的热量加热二氧化碳至气态，驱动透平发电。其中储能过程主要部件包括储气装置、压缩机、增速箱、级间换热器、级后换热器等；发电过程主要部件包括级前换热器、透平、减速箱、离合器等。

现有技术至少存在以下技术问题：

当前现有存储二氧化碳技术多以超临界二氧化碳介质为主，且其技术单一，仅进行储能，并无以常规二氧化碳为介质，将二氧化碳发电和二氧化碳储能结合的相关技术。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种压缩二氧化碳储能系统，其目的为：以常规二氧化碳为介质，以本实用新型将常规二氧化碳发电和常规二氧化碳储能结合。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：

一种压缩二氧化碳储能系统，包括压缩机侧离合器、透平侧离合器、电动/发电一体机储能模块和发电模块，所述压缩机侧离合器与所述透平侧离合器为同轴布置，所述电动/发电一体机两侧分别连接所述压缩机侧离合器与所述透平侧离合器；

所述压缩机侧离合器与所述储能模块连接；

所述透平侧离合器与所述发电模块连接。

其进一步的优选技术方案为：所述压缩机侧离合器通过联轴器与所述储能模块啮合，所述透平侧离合器通过联轴器与所述储能模块啮合。

其进一步的优选技术方案为：所述储能模块与发电模块以所述电动/发电一体机为轴对称布置。

其进一步的优选技术方案为：所述储能模块包括二氧化碳储气装置、增速箱、低压压缩机、级间换热器、高压压缩机、级后换热器；

所述增速箱与所述压缩机侧离合器驱动连接；

所述增速箱包括增速箱高速轴，所述增速箱高速轴两侧分别连接低压压缩机、高压压缩机，低压压缩机、高压压缩机之间设置有级间换热器；所述低压压缩机与所述二氧化碳储气装置连接，所述高压压缩机与所述级后换热器连接。

其进一步的优选技术方案为：所述低压压缩机为轴向或侧向进气。

其进一步的优选技术方案为：所述低压压缩机和所述高压压缩机的数量为一台或多台，且所述低压压缩机、所述高压压缩机并联。

其进一步的优选技术方案为：所述发电模块包括级前换热器、透平、减速箱，所述减速箱与所述透平侧离合器驱动连接，所述透平与所述减速箱另一端驱动连接，所述级前换热器与所述透平连接。

其进一步的优选技术方案为：还包括二氧化碳储液罐，所述二氧化碳储液罐设置在所述级后换热器与所述级前换热器之间。

其进一步的优选技术方案为：还包括盘车，所述盘车通过支架与增速箱连接。

其进一步的优选技术方案为：所述低压压缩机内还设置有可转导叶。

相比现有技术，本实用新型的技术方案具有如下有益效果：

1.低压压缩机采用轴向或侧向进气方式，压缩机采用单轴多级布置方式：低压压缩机+高压压缩机设计（或多台压缩机），通过增速箱增速，一个齿轮箱同时驱动2根压缩机轴，增速比合理，效率高。轴系相对简单，结构相对成熟，且可采用国产齿轮箱，成本低、周期短。

2.首级叶轮入口采用IGV调节，工况变化范围小、结构简单，成本低。

3.采用电动/发电一体机，透平驱动压缩机+部分电网取电，电动/发电一体机处于电动机模式，节约成本且充分利用现有系统功能和结构布置形式，使系统在发电工况下仍可处于电动机工作模式，储能和发电两个过程同时进行。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型一种压缩二氧化碳储能系统的结构示意图。

图中标记分别为：1、二氧化碳储气装置；2、低压压缩机；3、级间换热器；4、高压压缩机；5、级后换热器；6、增速箱；7、级前换热器；8、透平；9、减速箱；10、电动/发电一体机；11、压缩机侧离合器；12、透平侧离合器；13、二氧化碳储液罐；14、盘车。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示，一种压缩二氧化碳储能系统，包括压缩机侧离合器11、透平侧离合器12、储能模块和发电模块，压缩机侧离合器11与所述透平侧离合器12为单轴多级布置方式，压缩机侧离合器11与所述透平侧离合器12之间布置所述电动/发电一体机10；

压缩机侧离合器11与所述储能模块连接；

透平侧离合器12与所述发电模块连接。通过布置电动/发电一体机10，并是压缩机侧离合器11与储能模块连接，透平侧离合器12与发电模块连接，可实现将常规二氧化碳作为介质，在本实用新型一种压缩二氧化碳储能系统中同时完成储能、发电两个步骤。

压缩机侧离合器11通过联轴器与所述储能模块啮合，所述透平侧离合器12通过联轴器与所述储能模块啮合，设置压缩机侧离合器11与透平侧离合器12，可使工件根据实际情况选择啮合或脱开。

储能模块与发电模块以所述电动/发电一体机10为轴对称布置，可有效利用空间，且便于工件啮合或脱开。

储能模块包括二氧化碳储气装置1、增速箱6、低压压缩机2、级间换热器3、高压压缩机4、级后换热器5；

增速箱6包括增速箱低速轴，所述增速箱低速轴两侧分别设置低压压缩机2、高压压缩机4，低压压缩机2、高压压缩机4之间设置有级间换热器3；低压压缩机2与所述二氧化碳储气装置1连接，高压压缩机4与所述级后换热器5连接。

低压压缩机2为轴向或侧向进气，可充分利用延展空间，便于安装。

低压压缩机2和所述高压压缩机4的数量为一台或多台，且低压压缩机2、所述高压压缩机4均为并联运行，使得一个增速箱6能够同时驱动2根或多根压缩机轴，增速比合理，效率高。轴系相对简单，结构相对成熟，且可采用国产齿轮箱，成本低、周期短。

发电模块包括级前换热器7、透平8、减速箱9，减速箱9与所述透平侧离合器12同轴设置，透平8与所述减速箱9连接，级前换热器7与所述透平8连接，从而实现利用普通二氧化碳储能、发电，仅使用一台设备即可完成。

还包括二氧化碳储液罐13，所述二氧化碳储液罐13设置在所述级后换热器5与所述级前换热器7之间，可使储能、发电过程中有缓冲时间，从而根据实际需求完成发电。

还包括盘车14，所述盘车14通过支架与增速箱6连接，用于拖动整个轴系从而进行盘车工作，以避免电机启动负荷过大而损坏电机。

所述低压压缩机2调节方式为低压首级叶轮入口调节，首级叶轮入口采用IGV调节，工况变化范围小、结构简单，成本低。

常压二氧化碳从二氧化碳储气装置1中传输，压缩机侧离合器11啮合，由电动/发电一体机10通过增速箱6增速后带动低压压缩机2进行压缩，压缩后的二氧化碳经过级间换热器3后将热量换给储热介质（导热油或者水），冷却后的二氧化碳由电动/发电一体机10通过增速箱6增速后带动并列布置的高压压缩机4进行再次压缩，压缩后的二氧化碳经过级后换热器5后将热量换给储热介质（导热油或者水），并将液化后的二氧化碳用二氧化碳储液罐储13存起来。此时，透平侧离合器12脱开，完成储能。

当需要发电时，透平侧离合器12啮合，二氧化碳储液罐13中的液化二氧化碳，经过级前换热器7吸热后，通过透平8进行膨胀做功，通过减速箱9减速后带动电动/发电一体机10做功。此时，压缩机侧离合器11脱开，完成发电。

在增速箱6侧布置有盘车14，用于拖动整个轴系（低压压缩机2转子、增速箱6转子、高压压缩机4转子、减速箱9转子及透平8转子及电动/发电一体机10）从而进行盘车14工作，以避免电机启动负荷过大而损坏电机。

需要说明的是，本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，包括压缩机侧离合器（11）、透平侧离合器（12）、电动/发电一体机（10）储能模块和发电模块，所述压缩机侧离合器（11）与所述透平侧离合器（12）为同轴布置，所述电动/发电一体机（10）两侧分别连接所述压缩机侧离合器（11）与所述透平侧离合器（12）；

所述压缩机侧离合器（11）与所述储能模块连接；

所述透平侧离合器（12）与所述发电模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，所述压缩机侧离合器（11）通过联轴器与所述储能模块啮合，所述透平侧离合器（12）通过联轴器与所述储能模块啮合。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，所述储能模块与发电模块以所述电动/发电一体机（10）为轴对称布置。

4.根据权利要求3所述的一种压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，所述储能模块包括二氧化碳储气装置（1）、增速箱（6）、低压压缩机（2）、级间换热器（3）、高压压缩机（4）、级后换热器（5）；

所述增速箱（6）与所述压缩机侧离合器（11）驱动连接；

所述增速箱（6）包括增速箱高速轴，所述增速箱高速轴两侧分别连接低压压缩机（2）、高压压缩机（4），低压压缩机（2）、高压压缩机（4）之间设置有级间换热器（3）；所述低压压缩机（2）与所述二氧化碳储气装置（1）连接，所述高压压缩机（4）与所述级后换热器（5）连接。

5.根据权利要求4所述的一种压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，所述低压压缩机（2）为轴向或侧向进气。

6.根据权利要求5所述的一种压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，所述低压压缩机（2）和所述高压压缩机（4）的数量为一台或多台，且所述低压压缩机（2）、所述高压压缩机（4）并联。

7.根据权利要求6所述的一种压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，所述发电模块包括级前换热器（7）、透平（8）、减速箱（9），所述减速箱（9）与所述透平侧离合器（12）驱动连接，所述透平（8）与所述减速箱（9）另一端驱动连接，所述级前换热器（7）与所述透平（8）连接。

8.根据权利要求7所述的一种压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，还包括二氧化碳储液罐（13），所述二氧化碳储液罐（13）设置在所述级后换热器（5）与所述级前换热器（7）之间。

9.根据权利要求8所述的一种压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，还包括盘车（14），所述盘车（14）通过支架与增速箱（6）连接。

10.根据权利要求9所述的一种压缩二氧化碳储能系统，其特征在于，所述低压压缩机（2）内还设置有可转导叶。

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