一种中小型高效油压超临界CO2储能系统及方法

一种中小型高效油压超临界co2储能系统及方法
技术领域
1.本发明涉及油压超临界co2储能系统及方法，属于能源存储技术领域。


背景技术：

2.电力系统向以风、光为代表的新能源发电转型，新能源装机容量不断增扩。区别于传统能源，新能源发电存在大量的不稳定电力，传统能源与新能源发电并存的局面使得电网调控逐渐复杂化。与此同时，随着新能源汽车的普及，高峰期的用电需求也将出现激增，用户侧用电的时间不均匀性将逐步拉大。储能系统的引入不仅可稳压稳流，保证新能源并网，还能减少火电机组启停次数，降低火电经济成本，起到提高电网消纳能力和削峰填谷的作用，同时避免了常规发电装置作为备用电力的额外能源消耗，是新型电力系统中至关重要的一环。
3.抽水蓄能是目前最为成熟的储能技术，但能量密度低，电站建设成本高、周期长的特点极大的限制了抽水蓄能的发展；压缩空气储能近年来发展迅速，但储能效率低，仍旧需要消耗化石能源，并且同样面临着选址受限的问题。因此急需一种高效且适用范围广泛的新型储能系统。
4.因此，亟需提出一种中小型高效油压超临界co2储能系统及方法，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本发明针对现有储能技术的缺陷，提供一种中小型高效油压超临界co2储能系统，以co2为储能物质，以油代替水循环工作，利用压缩气体高压代替抽水蓄能所需的高水头，实现了系统的中小型化，解决传统抽水蓄能和压缩空气储能选址受限问题的同时，大大降低了建设成本与建设周期。
6.本发明的技术方案：
7.一种中小型高效油压超临界co2储能系统，包括单项液路系统、第一液路系统、第二液路系统、第三液路系统、第三分流阀和第三蓄能器，第二液路系统、第三液路系统、第三蓄能器均与第三分流阀一端连接，第三分流阀另一端、第三液路系统与单项液路系统连接。
8.优选的：所单项液路系统包括马达、稳压罐、单向阀、油路块和第三开关阀，马达、稳压罐、单向阀、油路块和第三开关阀顺次循环连接，第三分流阀的另一端与油路块连接；
9.第一液路系统包括第一液压缸、第一换向阀、第一油箱、第一开关阀、第一分流阀和第一蓄能器，第一液压缸通过第一换向阀与第一油箱、第一开关阀连接，第一开关阀、第一蓄能器与第一分流阀的一端，第一分流阀的另一端与第三分流阀的一端连接；
10.第二液路系统包括第二液压缸、第二换向阀、第二油箱、第二开关阀、第二分流阀和第二蓄能器，第二液压缸通过第二换向阀与第二油箱、第二开关阀连接，第二开关阀、第二蓄能器与第二分流阀的一端，第二分流阀的另一端与第三分流阀的一端连接；
11.第三液路系统包括第三液压缸、第三换向阀和储能气罐，第三液压缸通过第三换
向阀与储能气罐、油路块连接。
12.优选的：所述储能气罐内设置热管。
13.优选的：还包括风机、发电机和齿轮切换结构，齿轮切换结构的第一齿轮与马达同轴连接，齿轮切换结构的第二齿轮与风机同轴连接，齿轮切换结构的第三齿轮与发电机同轴连接，第一齿轮可沿轴向运动，实现与第二齿轮或第三齿轮啮合。
14.优选的：第一液压缸的容积＞第二液压缸的容积＞第三液压缸的容积。
15.一种中小型高效油压超临界co2储能方法，包括以下步骤：
16.步骤一：压力预置；
17.步骤二：储能；
18.步骤三：释能。
19.优选的：步骤一中：通过压气机向储能气罐内预置压力为p1的气体，同时，稳压罐内注入油液，将稳压罐中的气体压缩至p1，关闭所有阀门。
20.优选的：步骤二中，包括以下步骤：
21.2.1储能第一阶段：
22.储能气罐内压力范围p1-2p1时，第二换向阀、第三换向阀进行换向动作，第一换向阀断电处于中位，第二开关阀打开，第一开关阀、第三开关阀处于关闭状态，第一分流阀处于关闭状态，将输入的油液分入第二液压缸、第三液压缸、第二蓄能器，油液经过第二换向阀流入第二液压缸，油液经过与第三换向阀流入第三液压缸，推动第二液压缸、第三液压缸做动力往复运动，并将变压后的高压油液经第三换向阀挤入储能气罐内压缩气体，当储能气罐内压力到达2p1时，储能第一阶段结束；
23.2.2储能第二阶段：
24.储能气罐内压力范围2p1-3p1时，第一换向阀、第三换向阀进行换向动作，第二换向阀断电处于中位；第一开关阀导通，第二开关阀、第三开关阀处于关闭状态；第二分流阀处于关闭状态，将输入的油液分入第一液压缸、第三液压缸、第一蓄能器，第三分流阀上具有第一开口3011、第二开口3012、第三开口3013和第四开口3014，第三分流阀打开，油液经过第一换向阀流入第一液压缸，油液经过第三换向阀流入第三液压缸，推动第一液压缸、第三液压缸做动力往复运动，并将变压后的高压油液经第三换向阀挤入储能气罐内压缩气体，当储能气罐内压力到达3p1时，储能第二阶段结束；
25.2.3储能第三阶段：
26.储能气罐内压力范围3p1-4p1时，第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀进行换向动作，第一开关阀、第二开关阀导通，第三开关阀处于关闭状态，第一分流阀、第二分流阀处于关闭状态，将油液分入第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第三蓄能器，油液经第一换向阀流入第一液压缸，油液经第二换向阀流入第二液压缸，油液经第三换向阀流入第三液压缸，推动第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸做动力往复运动，并将变压后的高压油液经第三换向阀挤入储能气罐内压缩气体，当储能气罐内压力到达4p1时，储能阶段结束。
27.优选的：步骤三中，包括以下步骤：
28.3.1释能第一阶段：
29.储能气罐内压力范围3p1-4p1时，第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀进行换向动作；第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀导通，第一分流阀、第二分流阀处于关闭状态，
油液通过第三分流阀流出至马达，通过第三换向阀将高压油液挤入第三液压缸，并推动第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸做动力往复运动，并将变压后的低压油液经过第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀流经油路块至马达，并带动发电机发电，当储能气罐内压力下降至3p1时，释能第一阶段结束；
30.3.2释能第二阶段：
31.储能气罐内压力范围2p1-3p1时，第一换向阀、第三换向阀进行换向动作，第二换向阀断电处于中位，第一开关阀、第三开关阀导通，第二开关阀关闭；第二分流阀、第三分流阀处于关闭状态，第一蓄能器内储存高压油液通过第一换向阀流出至马达，通过第三换向阀将高压油液挤入第三液压缸，并推动第一液压缸、第三液压缸做动力往复运动，并将变压后的低压油液经过第一换向阀、第三换向阀经油路块至马达，并带动发电机发电，当储能气罐内压力下降至2p1时，释能第二阶段结束。
32.3.3释能第三阶段：
33.储能气罐内压力范围p1-2p1时，第二换向阀、第三换向阀进行换向动作，第一换向阀断电处于中位；第二开关阀、第三开关阀导通，第一开关阀关闭；第一分流阀、第三分流阀处于关闭状态，将第二蓄能器内储存高压油液通过第二换向阀流至马达，通过第三换向阀将高压油液挤入第三液压缸，并推动第二液压缸、第三液压缸做动力往复运动，并将变压后的低压油液经过第二换向阀与第三换向阀经油路块至马达，并带动发电机发电，当储能气罐内压力下降至p1时，释能阶段结束。
34.优选的：步骤一中，通过压气机向储能气罐内预置压力为p1的co2气体与5％氦气气体。
35.本发明具有以下有益效果：
36.1.本发明通过压缩超临界co2获得抽水蓄能所需要的高水头，降低了建造成本及周期，提升了储能密度及效率。
37.2.本发明采用了稳压罐，减小了后端负载压力突变时对于液压泵性能的影响，同时，减小前端输入功率变化引起的后端装置的性能下降与功率损耗。
38.3.本发明设计了分流阀以及蓄能器组合，避免了由于换缸过程所带来的负载压力突降、流量激增而导致的管道内沿程阻力激增、阀口局部阻力损失激增、水锤现象与液压油的动压损失等问题，极大程度上克服了原有变压器效率低的问题，且相较于传统电机补功成本更低，效率更高。
39.4.本发明设计了多级变压系统并加入反推过程，解决了传统抽水蓄能或压缩空气所需高水头泵以及多级变压的过程中，随着压力的增大油液的流量会逐渐降低的问题，实现由大流量恒定小压力到小流量大压力的来回转化而没有任何节流损失。
40.5.本发明用co2气体代替空气，因为与空气的临界条件相比，二氧化碳的临界条件更容易实现，且超临界二氧化碳兼具气体液体的双重性质和优点，具有粘度低和密度高等良好的热物理性质，在临界点附近，压力和温度的微小变化，都可以引起流体密度很大的变化，以二氧化碳作为工质，储能效率几乎不变而储能密度大大提高，并选择了密封性更好的油代替水驱动整套装置工作，增大装置的气密性的同时吸收压缩气体过程中放出的热量，减少了直接压缩空气过程中的能量损失，进一步增大储能密度与储能效率。
41.6.本发明改进了储能气罐换热能力，通过在co2中加入小分子质量的惰性气体的
方式来增大气体整体的导热系数，并加入热管强化罐内两相之间换热，显著增大储能罐内换热效率，实现近似绝热压缩。
附图说明
42.图1是一种中小型高效油压超临界co2储能系统的结构示意图。
43.图中：11-第一液压缸，12-第一换向阀，13-第一油箱，14-第一开关阀，15-第一分流阀，16-第一蓄能器，21-第二液压缸，22-第二换向阀，23-第二油箱，24-第二开关阀，25-第二分流阀，26-第二蓄能器，31-第三液压缸，32-第三换向阀，33-储能气罐，301-第三分流阀，302-第三蓄能器，331-热管，41-马达，42-稳压罐，43-单向阀，44-油路块，45-第三开关阀，5-风机，6-发电机，7-齿轮切换结构。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
45.本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。
46.具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种中小型高效油压超临界co2储能系统，包括单项液路系统、第一液路系统、第二液路系统、第三液路系统、第三分流阀301和第三蓄能器302，第二液路系统、第三液路系统、第三蓄能器302均与第三分流阀301一端连接，第三分流阀301另一端、第三液路系统与单项液路系统连接。
47.具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种中小型高效油压超临界co2储能系统，所单项液路系统包括马达41、稳压罐42、单向阀43、油路块44和第三开关阀45，马达41、稳压罐42、单向阀43、油路块44和第三开关阀45顺次循环连接，第三分流阀301的另一端与油路块44连接，能量转换部分，即做到机械能与压力能的相互转换；
48.第一液路系统包括第一液压缸11、第一换向阀12、第一油箱13、第一开关阀14、第一分流阀15和第一蓄能器16，第一液压缸11的两个接口分别通过第一换向阀12与第一油箱13、第一开关阀14连接，第一开关阀14、第一蓄能器16与第一分流阀15的一端，第一分流阀15的另一端与第三分流阀301的一端连接，第二、三阶段变压增压装置；
49.第二液路系统包括第二液压缸21、第二换向阀22、第二油箱23、第二开关阀24、第二分流阀25和第二蓄能器26，第二液压缸21的两个接口分别通过第二换向阀22与第二油箱23、第二开关阀24连接，第二开关阀24、第二蓄能器26与第二分流阀25的一端，第二分流阀25的另一端与第三分流阀301的一端连接，第一、三阶段变压增压装置；
50.第三液路系统包括第三液压缸31、第三换向阀32和储能气罐33，第三液压缸31的
两个接口分别通过第三换向阀32与储能气罐33、油路块44连接，活塞两侧分别为一、二、三阶段变压增压部分与高压油液输出部分。
51.具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种中小型高效油压超临界co2储能系统，所述储能气罐33内设置热管331。
52.具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种中小型高效油压超临界co2储能系统，还包括风机5、发电机6和齿轮切换结构7，齿轮切换结构7的第一齿轮与马达41同轴连接，齿轮切换结构7的第二齿轮与风机5同轴连接，齿轮切换结构7的第三齿轮与发电机6同轴连接，第一齿轮可沿轴向运动，实现与第二齿轮或第三齿轮啮合，第三液压缸31、第三换向阀32、第二换向阀22、第一换向阀12均设置有行程控制渐进开关，第一开关阀14、第一分流阀15、第二开关阀24、第二分流阀25、第三分流阀301、气罐33均设置有压力传感器，行程控制开关、压力传感与plc连接。
53.具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种中小型高效油压超临界co2储能系统，第一液压缸11的容积＞第二液压缸21的容积＞第三液压缸31的容积，第一液压缸11、第二液压缸21、第三液压缸31的直径分别为125mm、100mm和80mm，油液采用l-hm32号抗磨液压油，稳压罐42的容积为200l，储能气罐33的容积为50l，马达41为一体化液压泵-马达，一体化液压泵-马达采用型号为vp-40-fa3变量油泵和bmr50液压马达。
54.具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种中小型高效油压超临界co2储能方法，采用所述的一种中小型高效油压超临界co2储能系统，包括以下步骤：
55.步骤一：压力预置；
56.步骤二：储能；
57.步骤三：释能。
58.具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种中小型高效油压超临界co2储能方法，通过压气机向储能气罐33内预置压力为p1的co2气体与5％he的混合气体，同时，稳压罐42内注入系统对应所需体积油液，将稳压罐42中的气体压缩至p1，关闭所有阀门。
59.具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种中小型高效油压超临界co2储能方法，步骤二中，风机5转动带动马达41工作，从油箱中抽取低压油液，泵入稳压罐42后，根据储能气罐33中的压力，油液流向包括以下步骤：
60.2.1储能第一阶段：
61.储能气罐33内压力范围p1-2p1时，第二换向阀22、第三换向阀32利用行程开关与plc进行控制，当液压缸的活塞运动到一头时，渐进开关会将给出脉冲信号，由plc识别并处理，最终转换为恒定换向电压输出至换向阀，从而进行换向动作，第一换向阀12断电处于中位，第二开关阀24打开，第一开关阀14、第三开关阀45处于关闭状态，第一分流阀15处于关闭状态，即第一蓄能器入口关闭，第二分流阀25根据第二液压缸21、第三液压缸31的设定运动速度进行控制，即将输入的油液通过第二分流阀25，根据第二液压缸21、第三液压缸31的流量不同需求即设定速度乘以活塞面积，调控分入第二液压缸21、第三液压缸31、第二蓄能器26的流量，削弱由流量激增流入第二液压缸21、第三液压缸31引起的水锤冲击、压力脉动和动能损失，减少能量耗散，油液经过第二换向阀22流入第二液压缸21，油液经过与第三换向阀32流入第三液压缸31，推动第二液压缸21、第三液压缸31做动力往复运动，并将变压后
的高压油液经第三换向阀32挤入储能气罐33内压缩co2气体与5％氦气的混合气体，当储能气罐33内压力到达2p1时，储能第一阶段结束；
62.2.2储能第二阶段：
63.储能气罐33内压力范围2p1-3p1时，第一换向阀12、第三换向阀32利用行程开关与plc进行控制，当活塞运动到一头时，渐进开关会将给出脉冲信号，由plc识别并处理，最终转换为恒定换向电压输出至换向阀，从而进行换向动作，第二换向阀22断电处于中位；第一开关阀14导通，第二开关阀24、第三开关阀45处于关闭状态；第二分流阀25处于关闭状态，即第二蓄能器26入口关闭，第一分流阀15根据第一液压缸11、第三液压缸31设定运动速度进行控制，即将输入的油液根据所需不同流量，调控分入分入第一液压缸11、第三液压缸31、第一蓄能器16的流量，削弱由流量激增流入第一液压缸11、第三液压缸31引起的的水锤冲击、压力脉动和动能损失，减少能量耗散，第三分流阀301上具有第一开口3011、第二开口3012、第三开口3013和第四开口3014，第三分流阀301打开，即第三分流阀301处于第一开口3011、第四开口3014相通、第二开口3012、第三开口3013相通的位置，油液经过第一换向阀12流入第一液压缸11，油液经过第三换向阀32流入第三液压缸31，推动第一液压缸11、第三液压缸31做动力往复运动，并将变压后的高压油液经第三换向阀32挤入储能气罐33内压缩co2气体与5％氦气的混合气体，当储能气罐33内压力到达3p1时，储能第二阶段结束；
64.2.3储能第三阶段：
65.储能气罐33内压力范围3p1-4p1时，第一换向阀12、第二换向阀22、第三换向阀32利用行程开关与plc进行控制，当活塞运动到一头时，渐进开关会将给出脉冲信号，由plc识别并处理，最终转换为恒定换向电压输出至换向阀，从而进行换向动作，第一开关阀14、第二开关阀24导通，第三开关阀45处于关闭状态，第一分流阀15、第二分流阀25处于关闭状态，即第一蓄能器16、第二蓄能器26入口关闭，第三分流阀301根据第一液压缸11、第二液压缸21、第三液压缸31设定运动速度进行控制，即将输入的油液根据所需不同流量，调控分入第一液压缸11、第二液压缸21、第三液压缸31、第三蓄能器302的流量，削弱由流量激增流入第一液压缸11、第二液压缸21、第三液压缸31引起的水锤冲击、压力脉动和动能损失，减少能量耗散，油液经第一换向阀12流入第一液压缸11，油液经第二换向阀22流入第二液压缸21，油液经第三换向阀32流入第三液压缸31，推动第一液压缸11、第二液压缸21、第三液压缸31做动力往复运动，并将变压后的高压油液经第三换向阀32挤入储能气罐33内压缩co2气体与5％氦气的混合气体，当储能气罐33内压力到达4p1时，储能阶段结束。
66.具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种中小型高效油压超临界co2储能方法，步骤三中，多级变压装置由第一液压缸11、第二液压缸21、第三液压缸31组成释能与储能的过程相反，储能气罐33内co2气体膨胀，推动油液经经三个液压缸刚性连接的多级变压装置和阀门控制油路后流入马达41，带动发电机6做功发电，具体可根据储能气罐33内压力不同包括以下步骤：
67.3.1释能第一阶段：
68.储能气罐33内压力范围3p1-4p1时，第一换向阀12、第二换向阀22、第三换向阀32根据行程开关与plc进行控制，当活塞运动到一头时，渐进开关会将给出脉冲信号，由plc识别并处理，最终转换为恒定换向电压输出至换向阀，从而进行换向动作；第一开关阀14、第二开关阀24、第三开关阀45导通，第一分流阀15、第二分流阀25处于关闭状态，即第一蓄能
器16、第二蓄能器26出口关闭，第三分流阀301根据液压马达设定转动速度进行控制，即将第三蓄能器302内油液根据马达41流量需求调控，补偿后端装置由于压降导致的输出流量不足，油液通过第三分流阀301的第三开口3013和第四开口3014一同流出至马达41，储能气罐33内压缩co2气体与5％氦气的混合气体，通过第三换向阀32将储能气罐33内高压油液挤入第三液压缸31，并推动第一液压缸11、第二液压缸21、第三液压缸31做动力往复运动，并将变压后的低压油液经过第一换向阀12、第二换向阀22、第三换向阀32流经油路块44至马达41，并带动发电机6发电，当储能气罐33内压力下降至3p1时，释能第一阶段结束；
69.3.2释能第二阶段：
70.储能气罐33内压力范围2p1-3p1时，第一换向阀12、第三换向阀32行程开关与plc进行控制，当活塞运动到一头时，渐进开关会将给出脉冲信号，由plc识别并处理，最终转换为恒定换向电压输出至换向阀，从而进行换向动作，第二换向阀22断电处于中位，第一开关阀14、第三开关阀45导通，第二开关阀24关闭；第二分流阀25、第三分流阀301处于关闭状态，即第二蓄能器26、第三蓄能器302出口关闭，第一分流阀15根据液压马达设定转动速度进行控制，即将第一蓄能器16内油液根据马达41流量需求调控,补偿后端装置由于压降导致的输出流量不足，将第一蓄能器16内储存高压油液以合适的流量通过第一换向阀12流出至马达，储能气罐33内被压缩的co2气体与5％氦气的混合气体膨胀，通过第三换向阀32将储能气罐33内高压油液挤入第三液压缸31，并推动第一液压缸11、第三液压缸31做动力往复运动，并将变压后的低压油液经过第一换向阀12、第三换向阀32经油路块至马达，并带动发电机6发电，当储能气罐33内压力下降至2p1时，释能第二阶段结束。
71.3.3释能第三阶段：
72.储能气罐33内压力范围p1-2p1时，第二换向阀22、第三换向阀32根据行程开关与plc进行控制，当活塞运动到一头时，渐进开关会将给出脉冲信号，由plc识别并处理，最终转换为恒定换向电压输出至换向阀，从而进行换向动作，第一换向阀12断电处于中位；第二开关阀24、第三开关阀45导通，第一开关阀14关闭；第一分流阀15、第三分流阀301处于关闭状态，即第一蓄能器16、第三蓄能器302出口关闭，第二分流阀25根据液压马达设定转动速度进行控制，即将第二蓄能器26内油液根据马达41流量需求调控，补偿后端装置由于压降导致的输出流量不足，即将第二蓄能器26内储存高压油液以合适的流量通过第二换向阀22流至马达，储能气罐33内被压缩co2气体与5％氦气的混合气体通过第三换向阀32将储能气罐33内高压油液挤入第三液压缸31，并推动第二液压缸21、第三液压缸31做动力往复运动，并将变压后的低压油液经过第二换向阀22与第三换向阀32经油路块至马达，并带动发电机6发电，当储能气罐33内压力下降至p1时，释能阶段结束。
73.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“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，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
74.需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。
75.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技
术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种中小型高效油压超临界co2储能系统，其特征在于：包括单项液路系统、第一液路系统、第二液路系统、第三液路系统、第三分流阀(301)和第三蓄能器(302)，第二液路系统、第三液路系统、第三蓄能器(302)均与第三分流阀(301)一端连接，第三分流阀(301)另一端、第三液路系统与单项液路系统连接。2.根据权利要求1所述的一种中小型高效油压超临界co2储能系统，其特征在于：所单项液路系统包括马达(41)、稳压罐(42)、单向阀(43)、油路块(44)和第三开关阀(45)，马达(41)、稳压罐(42)、单向阀(43)、油路块(44)和第三开关阀(45)顺次循环连接，第三分流阀(301)的另一端与油路块(44)连接；第一液路系统包括第一液压缸(11)、第一换向阀(12)、第一油箱(13)、第一开关阀(14)、第一分流阀(15)和第一蓄能器(16)，第一液压缸(11)通过第一换向阀(12)与第一油箱(13)、第一开关阀(14)连接，第一开关阀(14)、第一蓄能器(16)与第一分流阀(15)的一端，第一分流阀(15)的另一端与第三分流阀(301)的一端连接；第二液路系统包括第二液压缸(21)、第二换向阀(22)、第二油箱(23)、第二开关阀(24)、第二分流阀(25)和第二蓄能器(26)，第二液压缸(21)通过第二换向阀(22)与第二油箱(23)、第二开关阀(24)连接，第二开关阀(24)、第二蓄能器(26)与第二分流阀(25)的一端，第二分流阀(25)的另一端与第三分流阀(301)的一端连接；第三液路系统包括第三液压缸(31)、第三换向阀(32)和储能气罐(33)，第三液压缸(31)通过第三换向阀(32)与储能气罐(33)、油路块(44)连接。3.根据权利要求2所述的一种中小型高效油压超临界co2储能系统，其特征在于：所述储能气罐(33)内设置热管(331)。4.根据权利要求2所述的一种中小型高效油压超临界co2储能系统，其特征在于：还包括风机(5)、发电机(6)和齿轮切换结构(7)，齿轮切换结构(7)的第一齿轮与马达(41)同轴连接，齿轮切换结构(7)的第二齿轮与风机(5)同轴连接，齿轮切换结构(7)的第三齿轮与发电机(6)同轴连接，第一齿轮可沿轴向运动，实现与第二齿轮或第三齿轮啮合。5.根据权利要求2或4所述的一种中小型高效油压超临界co2储能系统，其特征在于：第一液压缸(11)的容积＞第二液压缸(21)的容积＞第三液压缸(31)的容积。6.一种中小型高效油压超临界co2储能方法，采用权利要求1-5任一项所述的一种中小型高效油压超临界co2储能系统，包括以下步骤：步骤一：压力预置；步骤二：储能；步骤三：释能。7.根据权利要求6所述的一种中小型高效油压超临界co2储能方法，其特征在于：步骤一中：通过压气机向储能气罐(33)内预置压力为p1的气体，同时，稳压罐(42)内注入油液，将稳压罐(42)中的气体压缩至p1，关闭所有阀门。8.根据权利要求7所述的一种中小型高效油压超临界co2储能方法，其特征在于：步骤二中，包括以下步骤：2.1储能第一阶段：储能气罐(33)内压力范围p1-2p1时，第二换向阀(22)、第三换向阀(32)进行换向动作，第一换向阀(12)断电处于中位，第二开关阀(24)打开，第一开关阀(14)、第三开关阀(45)处
于关闭状态，第一分流阀(15)处于关闭状态，将输入的油液分入第二液压缸(21)、第三液压缸(31)、第二蓄能器(26)，油液经过第二换向阀(22)流入第二液压缸(21)，油液经过与第三换向阀(32)流入第三液压缸(31)，推动第二液压缸(21)、第三液压缸(31)做动力往复运动，并将变压后的高压油液经第三换向阀(32)挤入储能气罐(33)内压缩气体，当储能气罐(33)内压力到达2p1时，储能第一阶段结束；2.2储能第二阶段：储能气罐(33)内压力范围2p1-3p1时，第一换向阀(12)、第三换向阀(32)进行换向动作，第二换向阀(22)断电处于中位；第一开关阀(14)导通，第二开关阀(24)、第三开关阀(45)处于关闭状态；第二分流阀(25)处于关闭状态将输入的油液分入第一液压缸(11)、第三液压缸(31)、第一蓄能器(16)，第三分流阀(301)上具有第一开口(3011)、第二开口(3012)、第三开口(3013)和第四开口(3014)，第三分流阀(301)打开，油液经过第一换向阀(12)流入第一液压缸(11)，油液经过第三换向阀(32)流入第三液压缸(31)，推动第一液压缸(11)、第三液压缸(31)做动力往复运动，并将变压后的高压油液经第三换向阀(32)挤入储能气罐(33)内压缩气体，当储能气罐(33)内压力到达3p1时，储能第二阶段结束；2.3储能第三阶段：储能气罐(33)内压力范围3p1-4p1时，第一换向阀(12)、第二换向阀(22)、第三换向阀(32)进行换向动作，第一开关阀(14)、第二开关阀(24)导通，第三开关阀(45)处于关闭状态，第一分流阀(15)、第二分流阀(25)处于关闭状态，分入第一液压缸(11)、第二液压缸(21)、第三液压缸(31)、第三蓄能器(302)，油液经第一换向阀(12)流入第一液压缸(11)，油液经第二换向阀(22)流入第二液压缸(21)，油液经第三换向阀(32)流入第三液压缸(31)，推动第一液压缸(11)、第二液压缸(21)、第三液压缸(31)做动力往复运动，并将变压后的高压油液经第三换向阀(32)挤入储能气罐(33)内压缩气体，当储能气罐(33)内压力到达4p1时，储能阶段结束。9.根据权利要求8所述的一种中小型高效油压超临界co2储能方法，其特征在于：步骤三中，包括以下步骤：3.1释能第一阶段：储能气罐(33)内压力范围3p1-4p1时，第一换向阀(12)、第二换向阀(22)、第三换向阀(32)进行换向动作；第一开关阀(14)、第二开关阀(24)、第三开关阀(45)导通，第一分流阀(15)、第二分流阀(25)处于关闭状态，油液通过第三分流阀(301)流出至马达(41)，通过第三换向阀(32)将高压油液挤入第三液压缸(31)，并推动第一液压缸(11)、第二液压缸(21)、第三液压缸(31)做动力往复运动，并将变压后的低压油液经过第一换向阀(12)、第二换向阀(22)、第三换向阀(32)流经油路块(44)至马达(41)，并带动发电机(6)发电，当储能气罐(33)内压力下降至3p1时，释能第一阶段结束；3.2释能第二阶段：储能气罐(33)内压力范围2p1-3p1时，第一换向阀(12)、第三换向阀(32)进行换向动作，第二换向阀(22)断电处于中位，第一开关阀(14)、第三开关阀(45)导通，第二开关阀(24)关闭；第二分流阀(25)、第三分流阀(301)处于关闭状态，第一蓄能器(16)内储存高压油液通过第一换向阀(12)流出至马达，通过第三换向阀(32)将高压油液挤入第三液压缸(31)，并推动第一液压缸(11)、第三液压缸(31)做动力往复运动，并将变压后的低压油液经
过第一换向阀(12)、第三换向阀(32)经油路块至马达，并带动发电机(6)发电，当储能气罐(33)内压力下降至2p1时，释能第二阶段结束。3.3释能第三阶段：储能气罐(33)内压力范围p1-2p1时，第二换向阀(22)、第三换向阀(32)进行换向动作，第一换向阀(12)断电处于中位；第二开关阀(24)、第三开关阀(45)导通，第一开关阀(14)关闭；第一分流阀(15)、第三分流阀(301)处于关闭状态，将第二蓄能器(26)内储存高压油液通过第二换向阀(22)流至马达，通过第三换向阀(32)将高压油液挤入第三液压缸(31)，并推动第二液压缸(21)、第三液压缸(31)做动力往复运动，并将变压后的低压油液经过第二换向阀(22)与第三换向阀(32)经油路块至马达，并带动发电机(6)发电，当储能气罐(33)内压力下降至p1时，释能阶段结束。10.根据权利要求7-9任一项所述的一种中小型高效油压超临界co2储能方法，其特征在于：步骤一中，通过压气机向储能气罐(33)内预置压力为p1的co2气体与5％氦气气体。

技术总结
本发明涉及一种中小型高效油压超临界CO2储能系统及方法，属于能源存储技术领域。解决储能效率低的问题。包括单项液路系统、第一液路系统、第二液路系统、第三液路系统、第三分流阀和第三蓄能器，第二液路系统、第三液路系统、第三蓄能器均与第三分流阀一端连接，第三分流阀另一端、第三液路系统与单项液路系统连接。本发明设计了多级变压系统并加入反推过程，解决了传统抽水蓄能或压缩空气所需高水头泵以及多级变压的过程中，随着压力的增大油液的流量会逐渐降低的问题，实现由大流量恒定小压力到小流量大压力的来回转化而没有任何节流损失，提高效率。提高效率。提高效率。


技术研发人员：李德友 张家瑞 杨彪 苏新华 朱甬斌 曲思涵 孙钰 陈秀卓
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/24