本發(fā)明涉及物理儲能，尤其涉及一種二氧化碳酒精混合儲能設(shè)備及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、目前壓縮氣體儲能裝置的研究主要集中于體積較大的裝置，通過大型氣罐存儲能量，罐內(nèi)氣體雖壓力較高，但對氣體的壓縮沒有進(jìn)展到氣體液化的程度。

2、由于當(dāng)前的大多數(shù)設(shè)計方式采用體積較大的氣罐，氣罐中存儲的均為氣體，所以在充氣和放氣過程中僅考慮了如何能夠安全高效的實現(xiàn)充氣和放氣等問題，對于如何能夠?qū)崿F(xiàn)氣體壓力的逐級壓縮和逐級釋放以及如何提高對能量循環(huán)中熱量調(diào)節(jié)的精確性和時效性，傳統(tǒng)方案中并無涉及，這樣導(dǎo)致了傳統(tǒng)方案無法小型化儲氣罐，無法縮小整個儲能系統(tǒng)，對應(yīng)用場景要求高，而且使得傳統(tǒng)方案的儲氣罐在系統(tǒng)能量損失的情況無法通過電加熱的方式快速且精準(zhǔn)地補(bǔ)充熱量，導(dǎo)致整個儲能系統(tǒng)的操作困難，儲能發(fā)電的效率低下。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決背景技術(shù)中的至少一個技術(shù)問題，提供一種二氧化碳酒精混合儲能設(shè)備及其使用方法。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種二氧化碳酒精混合儲能設(shè)備，包括：

3、二氧化碳?xì)馄浚?/p>

4、二氧化碳充氣組件，與所述二氧化碳?xì)馄窟B接，向所述二氧化碳?xì)馄恐谐涮疃趸?，并在二氧化碳?xì)馄啃纬梢簯B(tài)二氧化碳；

5、二氧化碳放氣組件，與所述二氧化碳?xì)馄窟B接，將二氧化碳?xì)馄恐挟a(chǎn)生的氣態(tài)二氧化碳釋放；

6、酒精循環(huán)加熱冷卻結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述二氧化碳?xì)馄康耐鈬?，?dāng)所述二氧化碳?xì)馄恐谐涮疃趸細(xì)怏w時，所述酒精循環(huán)加熱冷卻結(jié)構(gòu)提供液態(tài)酒精為所述二氧化碳?xì)馄拷禍?，將充入所述二氧化碳?xì)馄恐械臍鈶B(tài)二氧化碳液化成液態(tài)二氧化碳，液化二氧化碳的過程中，液態(tài)酒精吸熱形成氣態(tài)酒精；

7、當(dāng)所述二氧化碳?xì)馄酷尫哦趸細(xì)怏w時，所述酒精循環(huán)加熱冷卻結(jié)構(gòu)將形成的氣態(tài)酒精加熱所述二氧化碳?xì)馄?，將所述二氧化碳?xì)馄恐械囊簯B(tài)二氧化碳?xì)饣纬蓺鈶B(tài)二氧化碳，氣化二氧化碳的過程中，氣態(tài)酒精放熱形成液態(tài)酒精。

8、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，還包括：電加熱器，設(shè)置在所述二氧化碳?xì)馄康耐鈬?，為所述二氧化碳?xì)馄酷尫艢鈶B(tài)二氧化碳時補(bǔ)充所需的熱量。

9、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述二氧化碳充氣組件包括：充氣管路以及依次與所述充氣管路連接的充氣泵、第一逆止閥、第一流量計和第一氣槽。

10、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述二氧化碳放氣組件包括：放氣管路以及依次與所述放氣管路連接的壓力計、電磁閥、第二逆止閥、第二流量計和第二氣槽。

11、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述酒精循環(huán)加熱冷卻結(jié)構(gòu)包括：

12、熱交換銅管，設(shè)置在所述二氧化碳?xì)馄康耐鈬?/p>

13、輸入管，一端與所述熱交換銅管的輸入端連通；

14、氣態(tài)酒精輸送管，一端與所述輸入管的另一端連通；

15、液態(tài)酒精輸送管，一端與所述輸入管的另一端連通；

16、第三逆止閥，設(shè)置在所述氣態(tài)酒精輸送管上；

17、氣體罐，設(shè)置在所述氣態(tài)酒精輸送管的另一端，提供氣態(tài)酒精；

18、第四逆止閥，設(shè)置在所述液態(tài)酒精輸送管上；

19、液體罐，設(shè)置在所述液態(tài)酒精輸送管的另一端，提供液態(tài)酒精；

20、輸出管，一端與所述熱交換銅管的輸出端連通；

21、抽吸泵，設(shè)置在所述輸出管上，泵出熱交換銅管中的酒精；

22、氣液分離裝置，設(shè)置在抽吸泵下游的輸出管上，將氣態(tài)酒精和液態(tài)酒精分離后分別輸送至所述氣體罐和所述液體罐。

23、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種二氧化碳酒精混合儲能設(shè)備的使用方法，包括：

24、通過二氧化碳充氣組件向二氧化碳?xì)馄恐谐涮顨鈶B(tài)二氧化碳；

25、通過酒精循環(huán)加熱冷卻結(jié)構(gòu)向二氧化碳?xì)馄客鈬峁┮簯B(tài)酒精，通過液態(tài)酒精吸熱冷卻二氧化碳?xì)馄?，將二氧化碳?xì)馄恐械臍鈶B(tài)二氧化碳冷卻形成液態(tài)二氧化碳，此過程中，部分酒精吸熱形成氣態(tài)酒精；

26、當(dāng)需要通過二氧化碳放氣組件釋放二氧化碳?xì)馄恐械臍鈶B(tài)二氧化碳進(jìn)行發(fā)電時，通過酒精循環(huán)加熱冷卻結(jié)構(gòu)將形成的氣態(tài)酒精加熱二氧化碳?xì)馄?，將二氧化碳?xì)馄恐械囊簯B(tài)二氧化碳?xì)饣纬蓺鈶B(tài)二氧化碳，然后通過二氧化碳放氣組件釋放形成的氣態(tài)二氧化碳帶動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，在氣化二氧化碳的過程中，氣態(tài)酒精放熱形成液態(tài)酒精。

27、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，還包括：通過電加熱器為二氧化碳?xì)馄酷尫艢鈶B(tài)二氧化碳時補(bǔ)充所需的熱量。

28、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述電加熱器為二氧化碳?xì)馄酷尫艢鈶B(tài)二氧化碳時補(bǔ)充所需的熱量，包括：

29、打開二氧化碳?xì)馄科靠诠苈返拈y門，若瓶口壓力低于驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電的壓力值，則需判斷二氧化碳?xì)馄恐惺欠窦磳o氣，如果有氣，說明壓力低是因為低溫，則啟動電加熱器進(jìn)行加熱，并繼續(xù)檢測壓力，直到壓力達(dá)到足以驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電；

30、此時，停止加熱以穩(wěn)定氣壓，并循環(huán)檢測壓力，如果壓力低于驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電的壓力值，則重新開啟加熱，直到氣體存量變少至即使一直加熱氣壓也始終低于驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電的壓力值，此時控制電加熱器一直處于加熱狀態(tài)，直到二氧化碳?xì)馄恐惺Ｓ鄡糁匦∮陬A(yù)設(shè)值的尾氣，此時瓶口如有流量，則仍會繼續(xù)加熱，直到流量＝0，此時所有液態(tài)二氧化碳均已氣化，無法繼續(xù)放氣，則電加熱結(jié)束。

31、根據(jù)本發(fā)明的一個方案，二氧化碳酒精混合儲能設(shè)備，包括：二氧化碳?xì)馄?；二氧化碳充氣組件，與二氧化碳?xì)馄窟B接，向二氧化碳?xì)馄恐谐涮疃趸?，并在二氧化碳?xì)馄啃纬梢簯B(tài)二氧化碳；二氧化碳放氣組件，與二氧化碳?xì)馄窟B接，將二氧化碳?xì)馄恐挟a(chǎn)生的氣態(tài)二氧化碳釋放；酒精循環(huán)加熱冷卻結(jié)構(gòu)，設(shè)置在二氧化碳?xì)馄康耐鈬?，?dāng)二氧化碳?xì)馄恐谐涮疃趸細(xì)怏w時，酒精循環(huán)加熱冷卻結(jié)構(gòu)提供液態(tài)酒精為所述二氧化碳?xì)馄拷禍?，將充入所述二氧化碳?xì)馄恐械臍鈶B(tài)二氧化碳液化成液態(tài)二氧化碳，液化二氧化碳的過程中，液態(tài)酒精吸熱形成氣態(tài)酒精；當(dāng)所述二氧化碳?xì)馄酷尫哦趸細(xì)怏w時，酒精循環(huán)加熱冷卻結(jié)構(gòu)將形成的氣態(tài)酒精加熱二氧化碳?xì)馄浚瑢⒍趸細(xì)馄恐械囊簯B(tài)二氧化碳?xì)饣纬蓺鈶B(tài)二氧化碳，氣化二氧化碳的過程中，氣態(tài)酒精放熱形成液態(tài)酒精。如此設(shè)置，可以使得通過酒精循環(huán)加熱冷卻結(jié)構(gòu)在二氧化碳?xì)馄砍涮疃趸細(xì)怏w和釋放二氧化碳?xì)怏w時提供不同狀態(tài)的酒精，以幫助二氧化碳?xì)馄吭诔錃鈺r快速冷卻二氧化碳形成液態(tài)，在放氣時快速加熱二氧化碳形成氣態(tài)帶動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。而且在充氣和放氣過程中，酒精會因為吸熱和放熱進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化狀態(tài)后的酒精可以循環(huán)使用，因此使得二氧化碳充氣和放氣過程中能夠有效節(jié)約能源，高效利用酒精的吸熱和放熱，提高能源利用率。

32、根據(jù)本發(fā)明的一個方案，本發(fā)明還包括：電加熱器，設(shè)置在二氧化碳?xì)馄康耐鈬?，為二氧化碳?xì)馄酷尫艢鈶B(tài)二氧化碳時補(bǔ)充所需的熱量。如此設(shè)置，因為系統(tǒng)能量會發(fā)生損失，所以只通過酒精的吸熱和放熱會影響系統(tǒng)運(yùn)行效率，所以本發(fā)明通過設(shè)置電加熱器補(bǔ)充加熱，使得二氧化碳?xì)馄吭卺尫艢鈶B(tài)二氧化碳時可以通過電加熱器補(bǔ)充熱量，保證二氧化碳的流量和壓力，保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

33、根據(jù)本發(fā)明的一個方案，酒精循環(huán)加熱冷卻結(jié)構(gòu)包括：熱交換銅管，設(shè)置在二氧化碳?xì)馄康耐鈬惠斎牍?，一端與熱交換銅管的輸入端連通；氣態(tài)酒精輸送管，一端與輸入管的另一端連通；液態(tài)酒精輸送管，一端與輸入管的另一端連通；第三逆止閥，設(shè)置在氣態(tài)酒精輸送管上；氣體罐，設(shè)置在氣態(tài)酒精輸送管的另一端，提供氣態(tài)酒精；第四逆止閥，設(shè)置在液態(tài)酒精輸送管上；液體罐，設(shè)置在液態(tài)酒精輸送管的另一端，提供液態(tài)酒精；輸出管，一端與熱交換銅管的輸出端連通；抽吸泵，設(shè)置在輸出管上，泵出熱交換銅管中的酒精；氣液分離裝置，設(shè)置在抽吸泵下游的輸出管上，將氣態(tài)酒精和液態(tài)酒精分離后分別輸送至氣體罐和液體罐。如此設(shè)置，可以使得在二氧化碳?xì)馄恐谐錃鈺r，通過液體罐、液態(tài)酒精輸送管和輸入管向著熱交換銅管中輸送液態(tài)酒精，液態(tài)酒精吸熱后將二氧化碳?xì)馄恐械臍鈶B(tài)二氧化碳冷卻形成液態(tài)二氧化碳，這時酒精吸熱形成氣液共存的酒精，氣液共存的酒精通過氣液分離裝置完成氣液分離后分別存儲在氣體罐和液體罐中；然后當(dāng)在二氧化碳?xì)馄糠艢鈺r，通過氣體罐、氣態(tài)酒精輸送管和輸入管向著熱交換銅管中輸送氣態(tài)酒精，氣態(tài)酒精放熱后將二氧化碳?xì)馄恐械囊簯B(tài)二氧化碳加熱形成氣態(tài)二氧化碳進(jìn)行釋放，這時酒精放熱后又會形成氣液共存的酒精，氣液共存的酒精通過氣液分離裝置完成氣液分離后分別存儲在氣體罐和液體罐中，如此循環(huán)往復(fù)，可以循環(huán)使用酒精進(jìn)行加熱和冷卻，有效節(jié)約能源，并且提高系統(tǒng)可操作性和可控性。

34、根據(jù)本發(fā)明的方案，本發(fā)明能夠獲取以下有益效果：

35、本發(fā)明通過將二氧化碳?xì)怏w高壓形成液態(tài)二氧化碳的方式有效縮小了盛裝二氧化碳的氣瓶和整體儲能設(shè)備的體積，而且為了解決氣體壓力變化大導(dǎo)致的能量轉(zhuǎn)化效率明顯降低的問題，在小型化二氧化碳?xì)馄康幕A(chǔ)上設(shè)計了熱電結(jié)合熱交換系統(tǒng)，通過酒精的熱交換效應(yīng)和智能化的節(jié)能電加熱補(bǔ)償設(shè)計，顯著解決了小型高壓儲能裝置的儲能效率問題。

36、本發(fā)明可以最大程度減少高壓儲能系統(tǒng)的能量損失，提高能量交換效率。通過使用智能化的電加熱系統(tǒng)，可以在節(jié)約能量的基礎(chǔ)上，解決系統(tǒng)在極端環(huán)境下出現(xiàn)循環(huán)中斷的問題，并通過例如調(diào)節(jié)加熱程序的參數(shù)的方式，可以實現(xiàn)整套系統(tǒng)在不同自然環(huán)境下的效率優(yōu)化。