气液两相储能系统技术方案

本申请涉及一种气液两相储能系统

【技术实现步骤摘要】
气液两相储能系统、控制方法及控制模块


[0001]本申请涉及储能
，特别是涉及一种气液两相储能系统
、
控制方法及控制模块
。

技术介绍

[0002]随着新能源技术的发展，出现了电力储能技术，电力储能技术包括抽水储能
、
压缩空气储能
、
蓄电池储能等，能够有效解决电力生产与使用中峰谷差的矛盾，提高电力系统供电的可靠性
。
[0003]相关技术中，气液两相二氧化碳储能，是一种不依赖地质条件
、
寿命长
、
可靠性高
、
成本低的气液互转两态协同储能技术，可用于支撑电网削峰填谷
、
调频
、
调相，以及为电网提供备用电源等
。
[0004]上述的气液两相储能系统，在储能阶段，利用富余电能，通过压缩机将常温常压循环工质压缩至系统储能压力，随后储能工质冷凝液化后存储至储液罐内；在释能阶段，高压液态工质经释能换热器蒸发
、
加热后驱动膨胀机做功或发电，膨胀机出口的气体返回储气库，待下次系统运行做准备
。
[0005]气液两相储能系统在上述运行过程中，储能系统的系统效率很难提高
。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种气液两相储能系统
、
控制方法及控制模块
。
[0007]本申请提供一种气液两相储能系统，其特征在于，所述气液两相储能系统包括：储液件与储气件，所述储液件用于储存液态工质，所述储气件用于储存常压气态工质；储能组件与释能组件，所述储能组件通过管道连通于所述储液件的入口与所述储气件的出口之间，用于将常压气态工质压缩为预设压力气态工质；所述释能组件通过管道连通于所述储液件的出口与所述储气件的入口之间，用于将液态工质转化为气态工质并膨胀做功；以及集冷组件，连通于所述储液件与所述储能组件之间，所述集冷组件用于收集外界余冷将所述储能组件的出口的预设压力气态工质冷凝为液态工质，外界余冷的温度低于所述储能组件的出口的预设压力气态工质对应的冷凝温度；增压组件，所述增压组件与所述储液件连通，所述增压组件用于收集外界余热以将所述储液件内工质的预设压力提高至储能压力
。
[0008]东北
、
新疆
、
内蒙等高纬度地区有大量可利用余冷，钢铁
、
水泥
、
冶金行业等存在大量可利用余热，利用外界余冷余热为储能系统供冷供热，提高了储能系统储能效率，降低了储能系统压缩机额定压力设计要求，从而减少储能系统压缩机功耗，又降低了压缩机造价成本
。
[0009]气液两相储能系统应用在有大量余冷余热的场景时，在储能过程中，储气件内气态工质通过储能组件实现升压，升压后的工质经过集冷组件在外界余冷作用下冷凝液化为液态，因为外界余冷的温度较低，如北方严寒地区的环境温度可达零下摄氏度，根据工质饱和压力与饱和温度的一一对应关系，将储能组件中压缩机设计压力降低，既减少了压缩机的功耗，又降低了压缩机造价成本，即降低储能组件出口的气态工质预设压力，利用较低的外界余冷对工质实现冷凝
。
[0010]在释能过程前，由于增压组件的加入，能够使用外界余热对储液件内部分液态工质进行升温相变为气态并且对气态工质进行升温增压至储能压力，同等质量的液相工质相变为同等质量的气相工质，由于液相工质的密度大于气相工质的密度，根据质量守恒方程
m=
ρυ
，气相工质密度减小，其体积必然增大，由于储液件容积是固定的，气相工质体积无法增大，其压力必然升高，根据理想气体状态方程
PV=nRT,
使用外界余热进一步升高气相工质温度，储液件内气相工质压力继续升高为储能压力，升高为储能压力的气相工质压力即为储液件内工质的压力，将外界余热的热能转化为液态工质和气态工质的压力能和内能
。
[0011]在释能过程中，储液件中的液态工质经释能组件加热至释能额定运行要求后进行释能，驱动膨胀机做功或发电，膨胀机出口气体返回储气件，待下次气液两相储能系统运行做准备
。
[0012]如此，通过集冷组件和增压组件的设置，使气液两相储能系统在运行过程中，可将储能组件中压缩机出口设计压力降低，压缩机功耗降低，即将储能组件出口的气态工质预设压力降低
。
而且，因为降低气态工质压力，工质冷凝温度也会降低，与用压缩机将气态工质压缩到储能压力后利用制冷机组冷凝相比，利用外界余冷（如外界低温环境中的
20℃
及以下的冷水或冰）对压缩机出口的气态工质进行冷凝，可以省略制冷机组
。
[0013]经过增压组件的设置，利用外界余热对储液件内部分液态工质进行升温相变为气态并且对气态工质进行升温增压至储能压力，实现自增压至满足气液两相储能系统释能运行所需压力
。
[0014]综上，通过集冷组件利用外界余冷对工质进行降温冷凝，降低储能组件中压缩机出口设计压力，降低了压缩机的能耗，增压组件利用外界余热对工质进行升温增压的方式，保持储液件内储存的工质其设计的储能压力不变，即利用外部余冷
、
余热资源，提高气液两相储能系统效率，实现了能量综合利用
。
[0015]在其中一个实施例中，所述增压组件包括换热器，所述换热器通过管道连通于所述储液件的入口和出口之间，所述换热器用于将工质和外界余热进行热交换，使得所述储液件内的压力达到额定储能压力
。
[0016]在其中一个实施例中，所述增压组件还包括第一检测件，所述第一检测件连接于所述换热器与所述储液件的出口之间，所述第一检测件用于检测工质压力和
/
或温度
。
[0017]在其中一个实施例中，所述增压组件还包括调节件，所述调节件连接于外界余热与所述换热器之间，所述调节件用于调节外界余热的流量
。
[0018]在其中一个实施例中，所述增压组件还包括第二检测件和
/
或第三检测件和
/
或驱动件；所述第二检测件连接于所述驱动件与所述换热器之间，所述第二检测件用于检测液态工质的流量，所述第三检测件连接于所述换热器和外界余热之间，所述第三检测件用于检测外界余热的流量，所述驱动件连接于所述储液件的入口与所述换热器之间，所述驱动
件用于输送液态工质时克服沿程阻力
。
[0019]在其中一个实施例中，所述增压组件包括换热管，所述换热管位于所述储液件内并连接外界余热
。
[0020]在其中一个实施例中，所述集冷组件包括冷凝器，所述冷凝器用于在外界余冷的作用下冷凝从所述储能组件流出的气态工质
。
[0021]在其中一个实施例中，所述气液两相储能系统还包括第四检测件，所述第四检测件与所述储液件连通，所述第四检测件用于检测所述储液件内的压力和
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种气液两相储能系统，其特征在于，所述气液两相储能系统包括：储液件与储气件，所述储液件用于储存液态工质，所述储气件用于储存常压气态工质；储能组件与释能组件，所述储能组件通过管道连通于所述储液件的入口与所述储气件的出口之间，用于将常压气态工质压缩为预设压力气态工质；所述释能组件通过管道连通于所述储液件的出口与所述储气件的入口之间，用于将液态工质转化为气态工质并膨胀做功；以及集冷组件，连通于所述储液件与所述储能组件之间，所述集冷组件用于收集外界余冷将所述储能组件的出口的预设压力气态工质冷凝为液态工质，外界余冷的温度低于所述储能组件的出口的预设压力气态工质对应的冷凝温度；增压组件，所述增压组件与所述储液件连通，所述增压组件用于收集外界余热以将所述储液件内工质的预设压力提高至储能压力
。2.
根据权利要求1所述的气液两相储能系统，其特征在于，所述增压组件包括换热器，所述换热器通过管道连通于所述储液件的入口和出口之间，所述换热器用于将工质和外界余热进行热交换，使得所述储液件内的压力达到额定储能压力
。3.
根据权利要求2所述的气液两相储能系统，其特征在于，所述增压组件还包括第一检测件，所述第一检测件连接于所述换热器与所述储液件的出口之间，所述第一检测件用于检测工质压力和
/
或温度
。4.
根据权利要求2所述的气液两相储能系统，其特征在于，所述增压组件还包括调节件，所述调节件连接于外界余热与所述换热器之间，所述调节件用于调节外界余热的流量
。5.
根据权利要求2所述的气液两...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭永亮，汪晓勇，陈强，
申请(专利权)人：百穰新能源科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：