一种碳封存耦合液态二氧化碳储能系统

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1.本技术涉及环境与能源技术领域，尤其涉及一种碳封存耦合液态二氧化碳储能系统。

背景技术：

2.随着社会经济不断发展，人类生产生活对能源的消耗在持续增加，化石能源在目前能源利用体系中依然占据着比较大的比重，导致巨量co2排放，大气中co2含量不断上升，引发了以温室效应为直接体现的诸多环境气候问题，对人类生活生存带来了严重影响。如何在化石能源利用过程中减少碳排放是目前世界各国都在亟需发展的技术问题，其中碳捕集和碳封存直接将co2从化石能源利用过程中(包括燃烧前和燃烧后)分离出来，并压缩至超临界高压状态输送至地下咸水层等地质环境中，利用高压力和封闭性等地质条件将co2进行长期封存，进而直接有效实现碳减排。
3.利用太阳能、风能等可再生能源替代化石能源是解决当前能源环境问题的有效途径，然而由于可再生能源的波动性和间歇性导致其电能质量较差，在发电量过低或过高的情况下，模块分电能因无法并网而引起弃风、弃光等能源浪费现象，降低了可再生能源实际利用效率。为解决此问题，需要引入大规模储能系统，消纳无法并网的电能，同时也可以作为削峰填谷的有效手段，提高电网运行的安全性和稳定性。压缩空气储能技术是目前处于研究和应用前沿的大规模物理储能技术，具有使用寿命长、发电效率高和经济性好等特点。
4.与空气相比，二氧化碳具有良好的物理性质，如临界点更容易实现(临界温度接近常温且临界压力适中)、粘度低、密度大、流动和换热性能好等，因此，以超临界co2替代压缩空气作为储能工质，可以有效提高储能效率，发展前景良好。
5.碳封存与二氧化碳储能均以co2作为工质，拥有相匹配的工作参数，二者结合具有提高整体性能的潜力，目前已有工作还是以单独研究碳封存和二氧化碳储能为主，将二者耦合研究还比较少见。

技术实现要素：

6.有鉴于此，本技术实施例提供一种碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，至少模块分解决现有技术中存在的二氧化碳储能系统中超临界co2存储压力高、储能密度低和储能成本高的问题。
7.本技术实施例提供一种碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，所述系统包括：
8.碳捕集装置，用于将外模块含碳气体进行处理得到二氧化碳气体；
9.碳封存模块，所述碳封存模块与所述碳捕集装置的出口连接，用于将二氧化碳气体进行压缩；
10.储能模块，所述储能模块的入口与所述碳封存模块的出口连接；
11.第一换热模块，所述第一换热模块的入口与所述储能模块的出口连接；
12.液态co2存储模块，所述液态co2存储模块的入口与所述第一换热模块的出口连接；
13.co2回热换热器，所述co2回热换热器包括冷流体通道和热流体通道，所述co2回热换热器的冷流体通道的入口通过所述第一换热模块与所述液态co2存储模块的出口连接；
14.释能模块，所述释能模块的入口与所述co2回热换热器的冷流体通道的出口连接，所述释能模块的出口与所述co2回热换热器的热流体通道的入口连接；
15.碳封存空间，所述碳封存空间的入口分别与所述co2回热换热器的热流体通道的出口和所述碳封存模块的出口连接。
16.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述第一换热模块包括释冷换热器、储冷换热器、冷态储冷工质储罐、热态储冷工质储罐、释冷循环泵和储冷循环泵，所述释冷换热器包括热流体通道和第一冷流体通道，所述储冷换热器包括热流体通道和冷流体通道，所述冷态储冷工质储罐出口、所述释冷循环泵、所述释冷换热器的第一冷流体通道、所述热态储冷工质储罐入口顺次连接，形成co2液化过程储冷工质冷能释放通道；所述热态储冷工质储罐出口、所述储冷循环泵、所述储冷换热器的热流体通道和所述冷态储冷工质储罐入口顺次连接，形成co2复温膨胀过程储冷工质冷能存储通道；所述释冷换热器的热流体通道的入口与所述储能模块的出口连接，所述释冷换热器的热流体通道的出口与所述液态co2存储模块的入口连接；所述储冷换热器的冷流体通道的入口与所述液态co2存储模块的出口连接，所述储冷换热器的冷流体通道的出口与所述co2回热换热器的冷流体通道的入口连接。
17.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述液态co2存储模块包括依次连接的液态co2膨胀机、液态co2储罐和液态co2泵，所述液态co2膨胀机的入口与所述释冷换热器的热流体通道的出口连接，所述液态co2泵的出口与所述储冷换热器的冷流体通道的入口连接。
18.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述释冷换热器还包括第二冷流体通道，所述释冷换热器的第二冷流体通道的入口与所述液态co2储罐的出口连接，所述释冷换热器的第二冷流体通道的出口通过能量回收膨胀机与所述碳封存模块的入口连接，形成液化co2气相返流通道。
19.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述储能模块设有至少一级，所述储能模块包括相连接的储能压缩机和储能冷却器，每级所述储能模块中的所述储能冷却器与相邻级的所述储能模块中的所述储能压缩机相连，始端的所述储能模块中的所述储能冷却器与所述碳捕集装置的出口连接，末端的所述储能模块中的所述储能冷却器与所述第一换热模块的入口连接。
20.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述释能模块包括释能子模块和第二换热模块，所述释能子模块设有至少一级，所述释能子模块包括相连接的释能膨胀机和释热换热器，所述释热换热器包括冷流体通道和热流体通道，每级所述释热换热器的冷流体通道的入口与相邻级的所述释能膨胀机的出口连接，每级所述释热换热器的冷流体通道的出口与同级的所述释能膨胀机的的入口连接，始端所述释热换热器的冷流体通道的入口与所述co2回热换热器的冷流体通道的出口连接，末端所述释能膨胀机的出口与所述co2回热换热器的热流体通道的入口连接；
21.每级所述释热换热器的热流体通道的入口与所述第二换热模块的出口连接，每级所述释热换热器的热流体通道的出口与所述第二换热模块的入口连接。
22.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述第二换热模块包括顺次连接的冷态储热工质储罐、储热循环泵、外部热量供给模块和热态储热工质储罐，所述冷态储热工质储罐的入口与每级所述释热换热器的热流体通道的出口连接，所述热态储热工质储罐的出口与每级所述释热换热器的热流体通道的入口连接。
23.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述热态储热工质储罐的出口与每级所述释热换热器的热流体通道的入口之间通过释热循环泵连接。
24.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述碳封存模块设有至少一级，所述碳封存模块包括相连接的碳封存压缩机和碳封存压缩机冷却器，每级所述碳封存模块中的所述碳封存压缩机冷却器与相邻级的所述碳封存模块中的所述碳封存压缩机相连，始端的所述碳封存模块中的所述碳封存压缩机与所述碳捕集装置的出口连接，末端的所述碳封存模块中的所述碳封存压缩机冷却器分别与所述碳封存空间的入口和所述储能模块的入口连接。
25.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述碳封存模块的出口通过碳封存控制阀与所述碳封存空间连接，所述碳封存模块的出口通过储能控制阀与所述储能模块的入口连接。
26.有益效果
27.本技术实施例中的碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，将碳封存和二氧化碳储能有效的结合，均以co2作为工质，拥有相匹配的工作参数，二者结合提高了整体性能，有效提高储能效率；并且通过设置液态二氧化碳储能体系，解决了超临界co2存储压力高、储能密度低和储能成本高的问题。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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它的附图。
29.图1为根据本发明一实施例的碳封存耦合液态二氧化碳储能系统的示意图；
30.图2为根据本发明一实施例的碳封存工作模式下co2流通路径图；
31.图3为根据本发明一实施例的储能(含碳封存)工作模式下co2及储热工质流通路径图；
32.图4为根据本发明一实施例的释能(含碳封存)工作模式下co2及储热工质流通路径图。
33.图中：1、碳捕集装置；2、碳封存模块；21-1、1级碳封存压缩机；21-2、1级碳封存压缩机冷却器；22-1、2级碳封存压缩机；22-2、2级碳封存压缩机冷却器；2k-1、k级碳封存压缩机、2k-2、k级碳封存压缩机冷却器；3、储能模块；31-1、1级储能压缩机、31-2、1级储能冷却器；32-1、2级储能压缩机；32-2、2级储能冷却器；3m-1、m级储能压缩机；3m-2、m级储能冷却器；41-1、释冷换热器；41-2、储冷换热器；42-1、冷态储冷工质储罐；42-2、热态储冷工质储罐；43-1、释冷循环泵；43-2、储冷循环泵；44、液态co2膨胀机；45、液态co2储罐；46、能量回收膨胀机；47、液态co2泵；5、co2回热换热器；6、释能子模块；61-1、1级释能膨胀机；61-2、1级释热换热器；61-3、1级释热循环泵；62-1、2级释能膨胀机、62-2、2级释热换热器；62-3、2级
释热循环泵；6n-1、n级释能膨胀机；6n-2、n级释热换热器；6n-3、n级释热循环泵；7、碳封存空间；81、冷态储热工质储罐；82、热态储热工质储罐；83、储热循环泵；9、外部热量供给模块；v1、碳封存控制阀；v2、储能控制阀。
具体实施方式
34.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
35.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一模块分实施例，而不是全模块的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
36.要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
37.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
38.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
39.本技术实施例提供了一种碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，下面参照图1至图4进行详细描述。
40.参照图1，本实施例的碳封存耦合液态二氧化碳储能系统主要包括碳捕集装置1、碳封存模块2、储能模块3、第一换热模块、液态co2存储模块、co2回热换热器5、释能模块和碳封存空间7。碳捕集装置1用于将外模块含碳气体进行处理得到二氧化碳气体，碳捕集装置1设置入口、第一出口和第二出口，外部含碳混合气体通过所述碳捕集装置1的入口进入碳捕集装置1，去除co2后的去碳气体经所述碳捕集装置1的第二出口排空或者进入相应后续处理流程，co2气体经过碳捕集装置1的第一出口进入碳封存模块2。
41.碳封存模块2与所述碳捕集装置1的第一出口连接，用于将二氧化碳气体进行压缩，得到具备碳封存压力条件的高压co2。
42.储能模块3的入口与所述碳封存模块2的出口连接，用于将碳封存模块2输出的高压co2进行进一步的压缩冷却，得到高压常温co2。
43.第一换热模块的入口与所述储能模块3的出口连接，用于对储能模块3输出的高压
常温co2进行降温液化形成液态co2。
44.液态co2存储模块的入口与所述第一换热模块的出口连接，液态co2存储模块存储形成的液态co2，第一换热模块还用于为流入释能模块的co2流体提供热能。
45.co2回热换热器5包括冷流体通道和热流体通道，所述co2回热换热器5的冷流体通道的入口通过所述第一换热模块与所述液态co2存储模块的出口连接。
46.所述释能模块的入口与所述co2回热换热器5的冷流体通道的出口连接，所述释能模块的出口与所述co2回热换热器5的热流体通道的入口连接，释能模块用于进行释热换热补热-释能膨胀过程，完成整个释能过程的能量释放。
47.碳封存空间7的入口分别与所述co2回热换热器5的热流体通道的出口和所述碳封存模块2的出口连接。
48.在一个实施例中，碳封存模块2设有至少一级，所述碳封存模块2包括相连接的碳封存压缩机和碳封存压缩机冷却器，每级所述碳封存模块2中的所述碳封存压缩机冷却器与相邻级的所述碳封存模块2中的所述碳封存压缩机相连，始端的所述碳封存模块2中的所述碳封存压缩机与所述碳捕集装置1的出口连接，末端的所述碳封存模块2中的所述碳封存压缩机冷却器分别与所述碳封存空间7的入口和所述储能模块3的入口连接。
49.如图1所示，碳封存模块2设有k级，k(1≤k≤k)级碳封存压缩机和所述k级碳封存压缩机冷却器均设置入口和出口，所述1级碳封存压缩机21-1入口与所述碳捕集装置1第一出口连接，所述k级碳封存压缩机出口与k级碳封存压缩机冷却器入口连接，所述k(k《k)级碳封存冷却器出口与所述(k+1)级碳封存压缩机入口连接。
50.进一步的，碳封存模块2的出口通过碳封存控制阀v1与所述碳封存空间7连接，所述碳封存模块2的出口通过储能控制阀v2与所述储能模块3的入口连接。具体的，k级碳封存压缩机冷却器2k-2的一个出口通过碳封存控制阀v1与所述碳封存空间7连接，k级碳封存压缩机冷却器2k-2的另一个出口通过储能控制阀v2与所述储能模块3的入口连接。
51.在一个实施例中，所述储能模块3设有至少一级，所述储能模块3包括相连接的储能压缩机和储能冷却器，每级所述储能模块3中的所述储能冷却器与相邻级的所述储能模块3中的所述储能压缩机相连，始端的所述储能模块3中的所述储能冷却器与所述碳捕集装置1的出口连接，末端的所述储能模块3中的所述储能冷却器与所述第一换热模块的入口连接。
52.具体的，储能模块3设有m级，所述m(1≤m≤m)级储能压缩机和所述m级储能冷却器均设置入口和出口，所述1级储能压缩机31-1入口与所述储能控制阀v2出口连接，所述m级储能压缩机出口与所述m级储能冷却器入口连接，所述m(m《m)级储能冷却器出口与所述(m+1)级储能压缩机入口连接。
53.在一个实施例中，所述第一换热模块包括释冷换热器41-1、储冷换热器41-2、冷态储冷工质储罐42-1、热态储冷工质储罐42-2、释冷循环泵43-1和储冷循环泵43-2，所述释冷换热器41-1包括热流体通道和第一冷流体通道，所述储冷换热器41-2包括热流体通道和冷流体通道，所述冷态储冷工质储罐42-1出口、所述释冷循环泵43-1、所述释冷换热器41-1的第一冷流体通道、所述热态储冷工质储罐42-2入口顺次连接，形成co2液化过程储冷工质冷能释放通道；所述热态储冷工质储罐42-2出口、所述储冷循环泵43-2、所述储冷换热器41-2的热流体通道和所述冷态储冷工质储罐42-1入口顺次连接，形成co2复温膨胀过程储冷工
质冷能存储通道。
54.所述释冷换热器41-1的热流体通道的入口与所述储能模块3的出口连接，具体的，释冷换热器41-1的热流体通道的入口与m级储能冷却器3m-2的出口连接；所述释冷换热器41-1的热流体通道的出口与所述液态co2存储模块的入口连接；所述储冷换热器41-2的冷流体通道的入口与所述液态co2存储模块的出口连接，所述储冷换热器41-2的冷流体通道的出口与所述co2回热换热器5的冷流体通道的入口连接。
55.进一步的，所述液态co2存储模块包括依次连接的液态co2膨胀机44、液态co2储罐45和液态co2泵47，所述液态co2膨胀机44的入口与所述释冷换热器41-1的热流体通道的出口连接，所述液态co2泵47的出口与所述储冷换热器41-2的冷流体通道的入口连接。释冷换热器41-1的热流体通道、所述液态co2膨胀机44与所述液态co2储罐45的入口顺次连接，形成co2降温、膨胀液化与存储通道；所述液态co2储罐45的第一出口、所述液态co2泵47、所述储冷换热器41-2的冷流体通道顺次连接，形成液态co2增压及复温膨胀通道。
56.所述释冷换热器41-1还包括第二冷流体通道，所述释冷换热器41-1的第二冷流体通道的入口与所述液态co2储罐45的第二出口连接，所述释冷换热器41-1的第二冷流体通道的出口通过能量回收膨胀机46与所述碳封存模块2的入口连接，形成液化co2气相返流通道。
57.在一个实施例中，所述释能模块包括释能子模块6和第二换热模块，所述释能子模块6设有至少一级，所述释能子模块6包括相连接的释能膨胀机和释热换热器，所述释热换热器包括冷流体通道和热流体通道，每级所述释热换热器的冷流体通道的入口与相邻级的所述释能膨胀机的出口连接，每级所述释热换热器的冷流体通道的出口与同级的所述释能膨胀机的的入口连接，始端所述释热换热器的冷流体通道的入口与所述co2回热换热器5的冷流体通道的出口连接，末端所述释能膨胀机的出口与所述co2回热换热器5的热流体通道的入口连接；每级所述释热换热器的热流体通道的入口与所述第二换热模块的出口连接，每级所述释热换热器的热流体通道的出口与所述第二换热模块的入口连接。
58.进一步的，第二换热模块包括顺次连接的冷态储热工质储罐81、储热循环泵83、外部热量供给模块9和热态储热工质储罐82，所述冷态储热工质储罐81的入口与每级所述释热换热器的热流体通道的出口连接，所述热态储热工质储罐82的出口与每级所述释热换热器的热流体通道的入口连接，形成外部热源热量存储通道。所述热态储热工质储罐82的出口与每级所述释热换热器的热流体通道的入口之间通过释热循环泵连接。
59.参照图1，释能子模块6设有n级，n(1≤n≤n)级释能膨胀机和所述n级释热循环泵均设置入口和出口，所述n级释热换热器设置热流体通道和冷流体通道，且所述热流体通道和冷流体通道均设置入口和出口。所述1级释热换热器61-2的冷流体通道入口与所述co2回热换热器5的冷流体通道出口连接；所述n级释热换热器冷流体通道出口与所述n级释能膨胀机入口连接，所述n(n《n)级释能膨胀机出口与所述n+1级释热换热器入口连接；所述n级释热循环泵出口与所述n级释热换热器热流体通道入口连接，所述各级释热循环泵(61-3至6n-3)入口与所述热态储热工质储罐82的出口连接，所述各级释热换热器(61-2至6n-2)热流体通道出口与所述冷态储热工质储罐81的入口连接。
60.本技术实施例提供的碳封存耦合液态二氧化碳储能系统分为3种工作模式，分别是碳封存工作模式、储能工作模式和释能工作模式。碳封存工作模式的运行状态取决于含
碳原料气体，只要含碳气体持续供应，无论是储能还是释能模式工作环节，碳封存模式均持续工作。当有多余电能需要存储时，系统进入储能工作模式，在此模式下，通过碳捕集装置1获得的低压co2通过多级碳封存压缩-冷却过程达到碳封存压力，一部分co2直接封存，另一部分co2则继续通过储能压缩-冷却过程，形成高压常温co2，再进入蓄冷模块，利用存储的冷能降温液化，液化后的co2存储在液态co2储罐45内。当需要对外输出电能时，系统进入释能工作模式，在此模式下，存储的液态co2经液态co2泵47加压后进入蓄冷模块复温膨胀，同时将自身冷能存储在蓄冷模块内，复温膨胀后的co2经回热器补充一部分热量，再经多级补热-膨胀过程对外做功发电，膨胀后的co2达到碳封存压力，再经回热换热后进行封存。针对上述过程分别叙述如下：
61.(1)碳封存工作模式
62.在碳封存工作模式工况下，系统仅启动各级碳封存压缩机及碳封存压缩机冷却器，碳封存控制阀v1处于流通状态，储能控制阀v2处于断开状态。
63.碳封存工作模式下co2流通路径如图2所示，含碳气体(可以是工业系统排出的含co2尾气、煤气化产生的含co2混合气等)进入碳捕集装置1，其中去除co2后的去碳尾气排空或者进入相应的后续处理环节，co2被捕集后进入碳封存压缩环节。在碳封存压缩环节，co2首先进入1级碳封存压缩机21-1提升压力，同时温度上升，升压升温后的co2经1级碳封存压缩机冷却器21-2冷却至常温；降温后的co2再依次经2-k级碳封存压缩及冷却过程，以第k级(2≤k≤k)为例，经k-1级碳封存压缩机冷却器冷却后的co2进入k级碳封存压缩机进行升压，同时温度上升，升压升温后的co2再进入k级碳封存压缩机冷却器冷却至常温；经过上述多级碳封存压缩-冷却过程得到具备碳封存压力条件的高压co2，再经碳封存控制阀v1进入碳封存空间7进行封存。
64.(2)储能工作模式
65.在此模式下，可根据实际碳封存需求，碳封存及储能过程同时进行，碳封存控制阀v1和储能控制阀v2均处于流通状态，并通过上述阀门开度控制碳封存路径及储能路径co2流量分配。
66.储能(含碳封存)工作模式下co2及储热工质流通路径如图3所示，此时，碳捕集装置1、各级碳封存压缩机及碳封存压缩机冷却器的工作状态与碳封存模式下相同。k级碳封存压缩机冷却器2k-2排出的高压常温co2通过碳封存控制阀v1和储能控制阀v2分别进入碳封存空间7和储能压缩环节。在储能压缩环节，高压常温co2经储能控制阀v2进入1级储能压缩机31-1提升压力，同时温度上升，升压升温后的co2经1级储热冷却器31-2冷却至常温；降温后的co2再依次经2-m级储能压缩及冷却过程，以第m级(2≤m≤m)为例，经m-1级储热冷却器冷却后的co2进入m级储能压缩机升压，同时温度上升，升压升温后的co2经m级储能冷却器冷却至常温；经过上述多级压缩-冷却过程得到高压常温co2进入降温液化过程；在降温液化过程中，m级储能冷却器3m-2排出的高压常温co2进入释冷换热器41-1的热流体通道，与来自冷态储冷工质储罐42-1，并经释冷循环泵43-1驱动至释冷换热器41-1的第一冷流体通道的冷态储冷工质进行换热，co2降温至低温状态，同时冷态储冷工质温度上升形成热态储冷工质，并进入到热态储冷工质储罐42-2存储；降温后的高压低温co2进入液态co2膨胀机44降压膨胀液化，并对外做功，自身形成低压气液两相混合物，并进入到液态co2储罐45，其中液态部分存储在储罐内，气相部分从罐顶部引出(由于co2三相点压力高于常压，因此排出
co2蒸汽为低温带压状态)，气相部分首先进入释冷换热器41-1的第二冷流体通道，为释冷换热器41-1的热流体通道中的co2降温液化过程提供部分冷能，然后进入能量回收膨胀机46中膨胀做功，回收其中的压力能，膨胀降压后的co2返回至1级碳封存压缩机21-1，完成储能过程，同时完成了冷态储冷工质的冷能释放过程。
67.(3)释能工作模式
68.在此模式下，可根据实际碳封存需求，碳封存及释能过程同时进行，碳封存控制阀v1处于流通状态，储能控制阀v2处于断开状态。
69.释能(含碳封存)工作模式下co2及储热工质流通路径如图4所示。此时，碳捕集装置1、各级碳封存压缩机及碳封存压缩机冷却器的工作状态与碳封存模式下相同。液态co2储罐45中的液态co2经液态co2泵47引出并加压至高压状态；高压液态co2进入储冷换热器41-2的冷流体通道，与来自热态储冷工质储罐42-2，并经储冷循环泵43-2驱动至储冷换热器41-2热流体通道的热态储冷工质进行换热，co2温度上升，形成复温膨胀后的超临界co2，同时热态储冷工质温度下降形成冷态储冷工质，并进入冷态储冷工质储罐42-1存储；复温膨胀后的超临界co2首先进入co2回热换热器5的冷流体通道，与经n级释能膨胀机6n-1排出、并进入co2回热换热器5的热流体通道的带有余热的co2进行预热换热；预热后的co2进入1级释热换热器61-2冷流体通道，与来自热态储热工质储罐82、并经1级释热循环泵61-3驱动至1级释热换热器61-2的热流体通道中的热态储热工质进行换热，co2自身被补热升温，同时热态储热工质温度下降并流向冷态储热工质储罐81存储，补热升温后的高压co2进入1级释能膨胀机61-1进行膨胀做功，co2压力和温度降低；1级膨胀后的co2再依次经2-n级释热换热补热-释能膨胀过程，以第n级(2≤n≤n)为例，经n-1级膨胀降压降温后的co2进入n级释热换热器的冷流体通道，与来自热态储热工质储罐82，并经n级释热循环泵驱动进入n级释热换热器热流体通道的热态储热工质进行换热，co2补热升温，同时热态储热工质温度下降并流向冷态储热工质储罐81存储，补热升温后的高压co2进入n级释能膨胀机进行膨胀做功；n级释能膨胀机6n-1排出的co2达到碳封存压力，并且携带余热，然后进入co2回热换热器5的热流体通道，将自身余热释放给co2回热换热器5冷流体通道的co2，最后进入碳封存空间7进行封存。经过上述多级释热换热补热-释能膨胀过程，完成整个释能过程的能量释放。
70.在此过程中，热态储热工质储罐82中的热态储热工质经各级释热循环泵(1-n级)进入各级释热换热器(1-n级)，将存储的热量释放给各级释能膨胀前的co2，热态储热工质温度下降，形成冷态储热工质，并进入冷态储热工质储罐81，完成释能过程的释热过程。同时，高压液态co2在复温膨胀过程中完成自身冷能释放，并存储在储冷工质中。
71.此外，储热过程单独运行，此时冷态储热工质储罐81中的冷态储热工质经储热循环泵83引出后进入到外部热量供给模块9，经外部热源(可以是太阳能集热产生的热量、工业余热等)加热升温后形成热态储热工质，进入到热态储热工质储罐82存储。
72.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述系统包括：碳捕集装置，用于将外模块含碳气体进行处理得到二氧化碳气体；碳封存模块，所述碳封存模块与所述碳捕集装置的出口连接，用于将二氧化碳气体进行压缩；储能模块，所述储能模块的入口与所述碳封存模块的出口连接；第一换热模块，所述第一换热模块的入口与所述储能模块的出口连接；液态co2存储模块，所述液态co2存储模块的入口与所述第一换热模块的出口连接；co2回热换热器，所述co2回热换热器包括冷流体通道和热流体通道，所述co2回热换热器的冷流体通道的入口通过所述第一换热模块与所述液态co2存储模块的出口连接；释能模块，所述释能模块的入口与所述co2回热换热器的冷流体通道的出口连接，所述释能模块的出口与所述co2回热换热器的热流体通道的入口连接；碳封存空间，所述碳封存空间的入口分别与所述co2回热换热器的热流体通道的出口和所述碳封存模块的出口连接。2.根据权利要求1所述的碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述第一换热模块包括释冷换热器、储冷换热器、冷态储冷工质储罐、热态储冷工质储罐、释冷循环泵和储冷循环泵，所述释冷换热器包括热流体通道和第一冷流体通道，所述储冷换热器包括热流体通道和冷流体通道，所述冷态储冷工质储罐出口、所述释冷循环泵、所述释冷换热器的第一冷流体通道、所述热态储冷工质储罐入口顺次连接，形成co2液化过程储冷工质冷能释放通道；所述热态储冷工质储罐出口、所述储冷循环泵、所述储冷换热器的热流体通道和所述冷态储冷工质储罐入口顺次连接，形成co2复温膨胀过程储冷工质冷能存储通道；所述释冷换热器的热流体通道的入口与所述储能模块的出口连接，所述释冷换热器的热流体通道的出口与所述液态co2存储模块的入口连接；所述储冷换热器的冷流体通道的入口与所述液态co2存储模块的出口连接，所述储冷换热器的冷流体通道的出口与所述co2回热换热器的冷流体通道的入口连接。3.根据权利要求2所述的碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述液态co2存储模块包括依次连接的液态co2膨胀机、液态co2储罐和液态co2泵，所述液态co2膨胀机的入口与所述释冷换热器的热流体通道的出口连接，所述液态co2泵的出口与所述储冷换热器的冷流体通道的入口连接。4.根据权利要求3所述的碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述释冷换热器还包括第二冷流体通道，所述释冷换热器的第二冷流体通道的入口与所述液态co2储罐的出口连接，所述释冷换热器的第二冷流体通道的出口通过能量回收膨胀机与所述碳封存模块的入口连接，形成液化co2气相返流通道。5.根据权利要求1所述的碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述储能模块设有至少一级，所述储能模块包括相连接的储能压缩机和储能冷却器，每级所述储能模块中的所述储能冷却器与相邻级的所述储能模块中的所述储能压缩机相连，始端的所述储能模块中的所述储能冷却器与所述碳捕集装置的出口连接，末端的所述储能模块中的所述储能冷却器与所述第一换热模块的入口连接。6.根据权利要求1所述的碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述释能模块包括释能子模块和第二换热模块，所述释能子模块设有至少一级，所述释能子模块包括
相连接的释能膨胀机和释热换热器，所述释热换热器包括冷流体通道和热流体通道，每级所述释热换热器的冷流体通道的入口与相邻级的所述释能膨胀机的出口连接，每级所述释热换热器的冷流体通道的出口与同级的所述释能膨胀机的的入口连接，始端所述释热换热器的冷流体通道的入口与所述co2回热换热器的冷流体通道的出口连接，末端所述释能膨胀机的出口与所述co2回热换热器的热流体通道的入口连接；每级所述释热换热器的热流体通道的入口与所述第二换热模块的出口连接，每级所述释热换热器的热流体通道的出口与所述第二换热模块的入口连接。7.根据权利要求6所述的碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述第二换热模块包括顺次连接的冷态储热工质储罐、储热循环泵、外部热量供给模块和热态储热工质储罐，所述冷态储热工质储罐的入口与每级所述释热换热器的热流体通道的出口连接，所述热态储热工质储罐的出口与每级所述释热换热器的热流体通道的入口连接。8.根据权利要求7所述的碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述热态储热工质储罐的出口与每级所述释热换热器的热流体通道的入口之间通过释热循环泵连接。9.根据权利要求1所述的碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述碳封存模块设有至少一级，所述碳封存模块包括相连接的碳封存压缩机和碳封存压缩机冷却器，每级所述碳封存模块中的所述碳封存压缩机冷却器与相邻级的所述碳封存模块中的所述碳封存压缩机相连，始端的所述碳封存模块中的所述碳封存压缩机与所述碳捕集装置的出口连接，末端的所述碳封存模块中的所述碳封存压缩机冷却器分别与所述碳封存空间的入口和所述储能模块的入口连接。10.根据权利要求1-9任一项所述的碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，其特征在于，所述碳封存模块的出口通过碳封存控制阀与所述碳封存空间连接，所述碳封存模块的出口通过储能控制阀与所述储能模块的入口连接。

技术总结

本申请提供了一种碳封存耦合液态二氧化碳储能系统，属于环境与能源技术领域，包括：碳捕集装置；碳封存模块，与碳捕集装置出口连接；储能模块，入口与碳封存模块出口连接；第一换热模块，入口与储能模块出口连接；液态CO2存储模块，入口与第一换热模块出口连接；CO2回热换热器，CO2回热换热器冷流体通道入口通过第一换热模块与液态CO2存储模块出口连接；释能模块，入口与CO2回热换热器冷流体通道出口连接，出口与CO2回热换热器热流体通道入口连接；碳封存空间，入口分别与CO2回热换热器热流体通道出口和碳封存模块出口连接。本申请提高了储能效率，降低了储能成本。降低了储能成本。降低了储能成本。