一种超临界介质存储太阳能及利用系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种超临界介质存储太阳能及利用系统，属于节能减排设备技术领域。


背景技术：

2.太阳能因其自身的特征，使其在使用时具有一定的局限性，如太阳能受环境条件影响较大，仅能在白天、晴天等条件下使用。这就使得使用太阳能的设备难以在夜晚、阴天等条件下使用，浪费大量的设备资源。如果在使用太阳能设备前设置太阳能存储装置，又会消耗大量的资源。因此，弥补夜间、阴天等条件下太阳能的使用缺口，避免消耗大量资源，急需一种节约设备资源还能合理处理太阳能的装置。
3.在已公开专利cn202211496063.1太阳能发电储能系统中，具体公开了一种太阳能发电储能系统，太阳能发电储能系统包括碟式太阳能热发电模块和二氧化碳储能发电模块；二氧化碳储能发电模块包括二氧化碳热交换器、二氧化碳低压储罐、二氧化碳高压储罐、透平机和发电机；二氧化碳热交换器连接到碟式太阳能热发电模块上；二氧化碳热交换器、二氧化碳低压储罐、二氧化碳高压储罐以及透平机依次首尾连通；发电机连接到透平机上。该系统的设备成本较高，对于太阳能需求较大，不便于快速、稳定地为设备提供能量，不能解决资源消耗量大，设备资源过高的问题、无法充分利用资源，不能提供持续、充足的资源等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，提供一种超临界介质存储太阳能及利用系统，在晴天以及环境条件适宜时，利用太阳能将高浓度的气体介质转化为超临界介质存储于存储装置中。实现对太阳能的储存，在不影响太阳能使用设备在适宜条件下使用的同时，还可以对太阳能进行存储，不影响太阳能使用设备在夜晚等环境下使用，设备成本低，节约资源，提供持续的清洁电能。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：一种超临界介质存储太阳能及利用系统，包括冷却装置和加压装置，还包括：压缩装置、存储装置、加热装置和介质；所述压缩装置一端为输入口，所述压缩装置另一端通过冷却装置连接于加压装置，所述压缩装置还连接有太阳能吸收装置；所述加压装置连接于加热装置，所述加热装置连接于存储装置；所述介质顺次通过所述压缩装置、冷却装置、加压装置和加热装置存储于存储装置中。
6.前述的一种超临界介质存储太阳能及利用系统，所述介质通过压缩机输入口在所述冷却装置中转化为液体。
7.前述的一种超临界介质存储太阳能及利用系统，还包括膨胀机，所述膨胀机一端连接于存储装置，所述膨胀机另一端连接于外部使用装置。
8.前述的一种超临界介质存储太阳能及利用系统，所述存储装置内设置有控制装
置。
9.前述的一种超临界介质存储太阳能及利用系统，所述控制装置输出端口进行打开操作时的开口度始终大于限制操作时的开口度。
10.前述的一种超临界介质存储太阳能及利用系统，所述控制装置连接有厂区控制系统。
11.与现有技术相比，本实用新型的超临界介质存储太阳能及利用系统在不影响常规条件下使用的同时，还可以将太阳能进行存储，在天气条件、环境条件不适宜的时候，还可直接将存储的太阳能进行利用，保护环境，节约设备资源，大大提高了清洁能源的利用率，利于可持续化发展。
12.本技术的创造性点在于：吸收太阳能，并将二氧化碳介质转换至超临界状态，直接利用该超临界状态的二氧化碳进行利用，输出做功。或是将该超临界二氧化碳进行存储，待太阳能不充足时，可以源源不断地为设备提供能量，提升设备的使用效率，有效利用资源创造经济效益。
附图说明
13.图1是本实用新型的结构示意图。
14.附图标记：1-冷却装置，2-加压装置，3-压缩装置，4-存储装置，5-加热装置，6-输入口，7-太阳能吸收装置，8-膨胀机，9-控制装置。
15.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
具体实施方式
16.本实用新型的实施例1：一种超临界介质存储太阳能及利用系统，如图1所示，包括冷却装置1和加压装置2，还包括：压缩装置3、存储装置4、加热装置5和介质；所述压缩装置3一端为输入口6，所述压缩装置3另一端通过冷却装置1连接于加压装置2，所述压缩装置3还连接有太阳能吸收装置7；所述加压装置2连接于加热装置5，所述加热装置5连接于存储装置4；所述介质顺次通过所述压缩装置3、冷却装置1、加压装置2和加热装置5存储于存储装置4中。
17.煤化工副产高纯度气态二氧化碳，这种高纯度的气态二氧化碳可以携带太阳能在转换状态的情况下，有效对太阳能进行存储。在本实施例中，压缩装置3连接有太阳能吸收装置7，用以吸收大量的太阳能，便于与系统中的介质进行融合。介质为高纯度的气态二氧化碳，介质在压缩装置3中进行加压操作，加压后的介质的温度会升高。升高温度后的介质在冷却后会转化为液体状态，此时的液体介质携带太阳能经过再次的升压。当升压到一定值时，该介质达到超临界状态，该状态下的介质具有密度大的特殊物理特性，其流动性能好、传热效率高，储存量大。大量的太阳能伴随超临界状态的介质存储于存储装置4中，可以为使用太阳能的外部设备提供充足的能源，减少设备资源的浪费，大大提升设备工作效率。
18.前述的超临界介质存储太阳能及利用系统，如图1所示，介质通过压缩装置3在冷却装置1中转化为液体。本实施例中的介质为高纯度的二氧化碳气体，该气体介质在压缩装置3中与太阳能结合，一同进行升压操作。升压后的气体介质温度升高，通过压缩装置3与冷却装置1的连接通道进入至冷却装置1中，冷却装置1对气体介质进行冷却处理，以将此时气
体介质转化为液体状态。具体地，本实施例中的压缩装置3可以为压缩机，冷却装置1可以为液化器。由此，通过简单的设备，将太阳能进行转化，便于后续设备进行存储，且设备结构简单，大大节省了设备资源。
19.本实用新型的实施例2：一种超临界介质存储太阳能及利用系统，如图1所示，介质通过加压装置2升压至7.3mpa以上，通过加热装置5中加热至31℃以上。在本实施例中，液体介质为液态二氧化碳，液态二氧化碳通过加压装置2提升压力至二氧化碳临界值，如升压至7.3mpa以上，在这个压力下的二氧化碳液体再进行加热，则将达到超临界状态，此时的二氧化碳液体介质粘性小、密度大、流动性好、传热效率高、可压缩等优势，适合用于热力循环。随后，则对超临界状态的二氧化碳液体介质进行升温操作，将温度升至31℃以上，此时的液体介质可以直接输出至后续装置中进行存储或是输出给外部设备。这样即可将太阳能进行高效利用和存储，可以大大提升资源利用率，提高设备的工作效率，减少设备资源浪费。其中，加压装置2可以为超临界二氧化碳加压泵，加热装置5可以为超临界二氧化碳加热器。
20.本实用新型的实施例3：一种超临界介质存储太阳能及利用系统，如图1所示，还包括膨胀机8，膨胀机8一端连接于存储装置4，膨胀机8另一端连接于外部使用装置。在本实施例中，膨胀机8设置于存储装置4的输出端，通过超临界的液态介质推动膨胀机8输出做功。输出的功可以进行发电或作为驱动力做功，以此将太阳能进行利用。设置膨胀机8来转化液态介质，将其进行利用，大大提升了太阳能资源的利用率，避免了太阳能使用设备在环境条件不适宜时不能使用的情况。利用稳定的超临界二氧化碳介质推动膨胀机8进行做功，膨胀机8输出功可以进行发电或使用驱动力做功，充分利用了太阳能，使用超临界二氧化碳介质提供清洁能源。
21.本实用新型的实施例4：一种超临界介质存储太阳能及利用系统，如图1所示，存储装置4内设置有控制装置9，控制装置9控制存储装置4的输出端口进行打开操作和限制操作。在本实施例中，超临界二氧化碳介质可以直接通过存储装置输出给外部设备进行使用，超临界二氧化碳介质还可以存储于存储装置4中。当能量充足时，超临界二氧化碳介质持续输出，为设备持续提供能量。当能量不充足时，可以将存储装置4中的超临界二氧化碳介质输出，实现为外部设备储蓄不间断地输出能量，提高设备工作效率，节约设备资源。具体地，存储装置4可以为高压液体储罐，可以大大提升储存超临界二氧化碳介质时的安全性。在太阳能资源充足的情况下，利用太阳能将气体二氧化碳加压至超临界状态进行储存。并在存储装置4的输出端口处设置控制装置9，利用控制装置9控制超临界二氧化碳的输出量。保证超临界二氧化碳介质可以源源不断地输出，弥补太阳能不足时，可以将存储装置4中的超临界二氧化碳快速输出进行使用。
22.在一个实施例中，控制装置9对存储装置4输出端口进行打开操作时的开口度始终大于限制操作时的开口度。如图1所示，控制装置9可以为阀门，当太阳能充足时，减小控制装置9的开口度，此时即可以不限制二氧化碳介质的输出，也可以对二氧化碳介质进行存储，为太阳能不足时输出能量进行准备。当太阳能不足时，此时的控制装置9完全打开，以将存储装置4中的二氧化碳介质完全输出，进行充分利用。使得原本难以储存的太阳能得到有效储存，并能够在夜间有效利用创造经济效益。
23.在一个实施例中，煤化工厂等厂区内通常设置有控制系统，来控制整个厂区内设备的运行，该控制系统还可以通过控制装置9，来完成对本超临界介质存储太阳能及利用系
统进行控制。如，设置控制装置9为阀门，此时厂内太阳能资源充足时，控制系统电连接控制装置9，使控制装置9减小开口度，限制一定程度的介质从系统中输出，并对该限制流出的介质进行存储。当厂内资源不充足时，此时控制系统电连接控制住装置9，使控制装置9根据实际需求加大开口度，便于对外部设备输出能量，弥补厂内需求，提高厂内生产效率，提升资源利用率。
24.本实用新型的一种实施例的工作原理：如图1所示，利用煤化工厂等工厂生产过程中产生的气态二氧化碳介质，经过压缩装置3加压，再经过冷却装置1冷却后，气态二氧化碳介质转换为液态二氧化碳介质。液态二氧化碳介质再经过加压装置2再次升压后达到临界状态，此时再将临界状态的二氧化碳介质通过加热装置5进行加热，使得二氧化碳介质达到超临界状态。可以直接输出该超临界二氧化碳介质进行使用，使用该介质推动膨胀机8进行做功，也可以将该超临界二氧化碳介质进行储存，储存于存储装置4中。待需要利用太阳能时，再将超临界二氧化碳介质释放，为外部设备提供清洁能源。使得原本难以储存的太阳能得到有效储存，并能够在夜间有效地创造经济效益。

技术特征：
1.一种超临界介质存储太阳能及利用系统，包括冷却装置(1)和加压装置(2)，其特征在于，还包括：压缩装置(3)、存储装置(4)、加热装置(5)和介质；所述压缩装置(3)一端为输入口(6)，所述压缩装置(3)另一端通过冷却装置(1)连接于加压装置(2)，所述压缩装置(3)还连接有太阳能吸收装置(7)；所述加压装置(2)连接于加热装置(5)，所述加热装置(5)连接于存储装置(4)；所述介质顺次通过所述压缩装置(3)、冷却装置(1)、加压装置(2)和加热装置(5)存储于存储装置(4)中。2.根据权利要求1所述的超临界介质存储太阳能及利用系统，其特征在于，所述介质通过压缩装置(3)在所述冷却装置(1)中转化为液体。3.根据权利要求1所述的超临界介质存储太阳能及利用系统，其特征在于，还包括膨胀机(8)，所述膨胀机(8)一端连接于存储装置(4)，所述膨胀机(8)另一端连接于外部使用装置。4.根据权利要求3所述的超临界介质存储太阳能及利用系统，其特征在于，所述存储装置(4)内设置有控制装置(9)。5.根据权利要求4所述的超临界介质存储太阳能及利用系统，其特征在于，所述控制装置(9)输出端口进行打开操作时的开口度始终大于限制操作时的开口度。6.根据权利要求4所述的超临界介质存储太阳能及利用系统，其特征在于，所述控制装置连接有厂区控制系统。

技术总结
本实用新型公开了一种超临界介质存储太阳能及利用系统，包括冷却装置和加压装置，还包括：压缩装置、存储装置、加热装置和介质；所述压缩装置一端为输入口，所述压缩装置另一端通过冷却装置连接于加压装置，所述压缩装置还连接有太阳能吸收装置；所述加压装置连接于加热装置，所述加热装置连接于存储装置；所述介质顺次通过所述压缩装置、冷却装置、加压装置和加热装置存储于存储装置中。本实用新型的超临界介质存储太阳能及利用系统，将二氧化碳介质转换至超临界状态，直接利用该超临界状态的二氧化碳进行利用，输出做功。可以源源不断地为设备提供能量，提升设备的使用效率，有效利用资源创造经济效益。用资源创造经济效益。用资源创造经济效益。


技术研发人员：孙宗礼 刘杰
受保护的技术使用者：中煤陕西榆林能源化工有限公司
技术研发日：2023.02.16
技术公布日：2023/7/14