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多模驱动地下储能系统及系统充液量调控方法

阅读：843发布：2024-01-23

专利汇可以提供多模驱动地下储能系统及系统充液量调控方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及储能技术领域，更具体的说，是涉及一种多模驱动地下储能系统，包括地下储能系统和液量调控系统以及换热器；所述地下储能系统包括蓄能体、地埋储能腔以及保温层；所述液量调控系统包括第一旁通管路、第二旁通管路、第三旁通管路、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、变频工质泵以及储液器；所述第一、第二工质接口处分别设有温度传感器，中间同样设置温度传感器；上述温度传感器、换热器第三温度传感器、第一至第五电磁阀以及变频工质泵均通过信号线与控制器连接。本发明的多模驱动地下储能系统采用了被动储冷和主被动复合储热方式，有效提升了系统的运行可靠性和响应速度，系统稳定性进一步大大提升。，下面是多模驱动地下储能系统及系统充液量调控方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种多模驱动地下储能系统，其特征在于：包括地下储能系统和液量调控系统以及换热器；
所述地下储能系统包括蓄能体、地埋储能腔以及保温层，所述地埋储能腔设置在所述蓄能体内，保温层覆盖在所述蓄能体以及地埋储能腔的顶部，所述地埋储能腔上部设置有第一液位传感器，下部设置有第二液位传感器，所述换热器的第一工质接口与第一流体管的一端连接，所述第一流体管的另一端穿过保温层进入到所述地埋储能腔的内部，其管口端面位于地埋储能腔的上部且高于第一液位传感器，所述换热器的第二工质接口与第二流体管的一端连接，所述第二流体管的另一端穿过保温层进入所述地埋储能腔内部，其管口下端浸入相变工质内部且位于第二液位传感器以下，所述第二流体管上安装有第一电磁阀；
所述液量调控系统包括第一旁通管路、第二旁通管路、第三旁通管路、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、变频工质泵以及储液器；所述第一旁通管路的一端与所述第二流体管以及第二工质接口连接，所述第一旁通管路的另一端与所述储液器的上口连接，所述第二电磁阀和第四电磁阀依次安装在所述第一旁通管路上；所述第二旁通管路的一端与所述第二流体管连接，第一电磁阀位于所述第一旁通管路和第二旁通管路之间的第二流体管上，所述第二旁通管路的另一端与所述储液器的下口连接，所述第三电磁阀和第五电磁阀依次安装在所述第二旁通管路上，所述第三旁通管路的一端与第二电磁阀和第四电磁阀之间的第一旁通管路连接，所述第三旁通管路的另一端与第三电磁阀和第五电磁阀之间的第二旁通管路连接，所述变频工质泵安装在所述第三旁通管路上；
所述第一、第二工质接口处分别设有换热器第一温度传感器和换热器第二温度传感器，中间设置有换热器第三温度传感器；
所述换热器第一至第三温度传感器、第一和第二液位传感器、第一至第五电磁阀以及变频工质泵均通过信号线与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的多模驱动地下储能系统，其特征在于：所述第一流体管上设有工质充注口。
3.根据权利要求1所述的多模驱动地下储能系统，其特征在于：所述第二流体管的另一端的管口与过滤器连接。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述的多模驱动地下储能系统的充液量调控方法，其特征在于：该方法分为储冷模式、储热模式和运行过程中液量调控三种模式，其中：储冷模式的调控方法为，包括以下步骤：步骤一、控制器向系统发出储冷控制指令，打开第二至第五电磁阀，保持第一电磁阀关闭，储液器中的相变工质逐渐进入地埋储能腔，当相变工质的液位达到第一液位传感器所在位置处时，控制器即发出指令关闭第二至第五电磁阀，同时打开第一电磁阀，上述即为储冷季初始液量调控方法及准备过程；
步骤二、完成储冷季初始液量调控及准备过程后，在蓄能体中热量的加热下，地埋储能腔中的相变工质通过池沸腾换热方式吸热相变蒸发成为蒸汽，产生蒸汽在第一液位传感器以上空间逐渐聚集，并在相变力作用下经第一流体管进入换热器中，进入换热器中的蒸汽在换热器进口冷流体的冷却作用下放热并相变冷凝成为液态工质，在重力的作用下经第二流体管最终回流至地埋储能腔中。
5.根据权利要求4所述的充液量调控方法，其特征在于：在此过程中，实时通过换热器温度传感器监测相变工质进出口温度和换热器自身温度，所述换热器第一温度传感器和换热器第二温度传感器之间的温度差应保持在2.0℃以内，若监测值大于此值，相应减小换热器冷流体回路水泵功率，减小换热器冷却能力；若监测值小于此值甚至接近于零，相应提升换热器冷流体回路水泵功率，提升换热器冷却能力。
6.根据权利要求4所述的充液量调控方法，其特征在于：所述储热模式的调控方法为,包括以下步骤：步骤一、控制器向系统发出储热控制指令，打开第二至第五电磁阀，保持第一电磁阀关闭，储液器中的相变工质逐渐进入地埋储能腔，当相变工质的液位达到第二液位传感器所在位置处时，控制器即发出指令关闭第四和第五电磁阀，保持第一电磁阀关闭，启动变频工质泵，上述即为储热季初始液量调控方法及准备过程；
步骤二、完成储热季初始液量调控及准备过程后，在变频工质泵的驱动下，地埋储能腔中相变工质依次经第二流体管、第二旁通管路、第三旁通管路、第一旁通管路和第二流体管被泵送至换热器中，在换热器进口中通入的热流体加热作用下，相变工质吸热相变蒸发成为蒸汽，产生蒸汽在在相变力作用下经第一流体管进入地埋储能腔中，高温蒸汽接触到地埋储能腔内壁面放热并相变冷凝成为液态工质，在重力的作用下最终回流至地埋储能腔底部。
7.根据权利要求6所述的充液量调控方法，其特征在于：在此过程中，实时通过换热器温度传感器监测相变工质进出口温度和换热器自身温度，换热器第一温度传感器和换热器第二温度传感器之间的温度差应保持在2.0℃以内，若监测值大于此值，相应减小换热器热流体回路水泵功率，减小换热器加热能力；若监测值小于此值甚至接近于零，相应提升换热器热流体回路水泵功率，提升换热器加热能力。
8.根据权利要求4所述的充液量调控方法，其特征在于：运行过程中液量调控模式的调控方法为，若地埋储能腔中实际充液率大于所定充液率，则打开第三和第四电磁阀，保持第一、第二和第五电磁阀关闭，并启动变频工质泵，将地埋储能腔中多余相变工质泵送至储液器中，保持地埋储能腔中充液率始终维持在设定值；若地埋储能腔中实际充液率小于所定充液率，则打开第二至第五电磁阀，保持第一电磁阀关闭，在重力作用下通过储液器向地埋储能腔补充相变工质，保持地埋储能腔中充液率始终维持在设定值。
9.根据权利要求4所述的充液量调控方法，其特征在于：所述第一液位传感器的安装位置确定方法如下：首先定义地埋储能腔的充液率为地埋储能腔中相变工质体积与地埋储能腔体积之比，根据储冷温度的高低，第一液位传感器所处位置以下腔体体积与整个地埋储能腔的体积之比不同，储冷温度越低则第一液位传感器位置越低，储冷温度越高则第一液位传感器位置越高，但整体充液率不应低于40％。
10.根据权利要求4所述的充液量调控方法，其特征在于：所述第二液位传感器的安装位置确定方法如下：首先第二液位传感器位置始终高于第二流体管下端过滤器的位置；进一步的，根据储热温度的高低，第二液位传感器所处位置以下腔体体积与整个地埋储能腔的体积之比不同，储热温度越低则第一液位传感器位置越低，储热温度越高则第二液位传感器位置越高，但整体充液率不应高于60％。

说明书全文

多模驱动地下储能系统及系统充液量调控方法

技术领域

[0001] 本发明涉及储能技术领域，更具体的说，是涉及一种双模驱动地下储能系统及系统充液量调控方法。

背景技术

[0002] 近年来，地下储能系统因具有良好的储能技术经济效果和广泛应用前景而不断受到国内外的广泛关注。按照系统驱动方式(相变和水泵)和循环的换热介质(相变和非相变)不同，地下储能系统可划分为主动式和被动式两种。其中，主动式地下储能系统得到了广泛应用，包括：地下含水层储能(ATES)、埋管储能(BTES)、水箱储能(WTES)和砾石-水储能(GWES)等不同形式。尽管如此，主动式地下储能在实践过程中也暴露出诸多问题，例如：该系统全部依靠水泵驱动循环工质流经地下空间进行换热储能，因此驱动功耗较高、储能能效比(储能量与储能功耗之比)较低；同时，该系统中循环工质为非相变工质，地下换热储能过程以显热热交换方式完成，因此换热储能效率也较低、供给侧冷热源有效利用率低，并进一步增加了系统能耗，并造成储能能效比进一步下降。在此背景下，被动式地下储能系统概念逐渐出现。

[0003] 被动式地下储能系统主要是利用相变工质的相变驱动完成储能过程，无需水泵驱动即可完成地下换热储能过程，因此系统的驱动功耗大幅降低、储能能效比大幅提升；同时由于采用潜热热交换方式完成地下储能换热过程，因此储能换热效率相比主动式系统也得到大幅提升。然而，当前被动式地下储能系统由于自身结构的限制和理论指导的缺乏，仍然存在诸多技术问题需要解决。

[0004] 首先，被动式地下储能系统在储热过程中仅依靠毛细抽力实现工质的反向输运并借此完成储热循环，但在使用过程中，地下储能井的井深因毛细芯的“毛细抽力极限”而严重受到制约。实际上，毛细芯的毛细抽力与毛细芯的毛细半径成反比，毛细芯孔隙率越小毛细力也相对较大，但孔隙率过小将导致毛细芯内工质的输运量大幅降低，因此毛细力和工质输运量之间存在相互制约关系。因此现有被动式地下储能系统无法应用于大井深应用场景，只能通过增加储能井的数量来弥补井深的不足，以满足需求侧对储能系统总延米数的要求，导致实际应用中对场地面积要求较为严苛并造成施工成本的居高不下。同时，被动式地下储能系统的工质输运能力又与储能能力直接相关，工质输运量无法提升意味着整个地下储能系统的储能量也将受到严重制约。此外，毛细芯输运工质是依靠毛细芯对工质的缓慢泵吸和渗透完成的，因此完全采用毛细芯驱动的被动式地下储能系统在储能过程(尤其是储热过程)中存在严重的响应延迟问题，导致地下储能系统有效工作时间也大幅减少。

[0005] 另外，被动式地下储能系统无法根据供给侧或需求侧的波动进行储能能力调控，系统容易出现波动和运行失败现象。众所周知，毛细芯中的毛细抽力无法根据外界波动进行有效的瞬时调控，而当供给侧热源或者是需求侧负荷发生变化时，若储能系统因无法有效应对上述变化做出及时的提升毛细力或减小毛细力的反馈，那么储能系统极易出现波动甚至导致运行失败。上述问题严重限制了现有被动式地下储能系统的技术优势和应用效果，带来极大的维护费用和严重安全隐患。

发明内容

[0006] 本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种多模驱动地下储能系统，大幅提升被动式地下储能系统的驱动力、工质输运能力和系统针对供给侧和需求侧变化的响应能力，可有效拓展被动式地下储能系统在大井深场景下的应用。

[0007] 为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种多模驱动地下储能系统，包括地下储能系统和液量调控系统以及换热器；

[0008] 所述地下储能系统包括蓄能体、地埋储能腔以及保温层，所述地埋储能腔设置在所述蓄能体内，保温层覆盖在所述蓄能体以及地埋储能腔的顶部，所述地埋储能腔上部设置有第一液位传感器，下部设置有第二液位传感器，所述换热器的第一工质接口与第一流体管的一端连接，所述第一流体管的另一端穿过保温层进入到所述地埋储能腔的内部，其管口端面位于地埋储能腔的上部且高于第一液位传感器，所述换热器的第二工质接口与第二流体管的一端连接，所述第二流体管的另一端穿过保温层进入所述地埋储能腔内部，其管口下端浸入相变工质内部且位于第二液位传感器以下，所述第二流体管上安装有第一电磁阀；

[0009] 所述液量调控系统包括第一旁通管路、第二旁通管路、第三旁通管路、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、变频工质泵以及储液器；所述第一旁通管路的一端与所述第二流体管以及第二工质接口连接，所述第一旁通管路的另一端与所述储液器的上口连接，所述第二电磁阀和第四电磁阀依次安装在所述第一旁通管路上；所述第二旁通管路的一端与所述第二流体管连接，第一电磁阀位于所述第一旁通管路和第二旁通管路之间的第二流体管上，所述第二旁通管路的另一端与所述储液器的下口连接，所述第三电磁阀和第五电磁阀依次安装在所述第二旁通管路上，所述第三旁通管路的一端与第二电磁阀和第四电磁阀之间的第一旁通管路连接，所述第三旁通管路的另一端与第三电磁阀和第五电磁阀之间的第二旁通管路连接，所述变频工质泵安装在所述第三旁通管路上；

[0010] 所述第一、第二工质接口处分别设有换热器第一温度传感器和换热器第二温度传感器，中间设置有换热器第三温度传感器；

[0011] 所述换热器第一至第三温度传感器、第一和第二液位传感器、第一至第五电磁阀以及变频工质泵均通过信号线与所述控制器连接。

[0012] 优选地，所述第一流体管上设有工质充注口。

[0013] 优选地，所述第二流体管的另一端的管口与过滤器连接。

[0014] 本发明的另一个目的是提供一种可实现系统充液量调控方法。

[0015] 一种多模驱动地下储能系统的充液量调控方法，其特征在于：该方法分为储冷模式、储热模式和运行过程中液量调控三种模式，其中：储冷模式的调控方法为，包括以下步骤：步骤一、控制器向系统发出储冷控制指令，打开第二至第五电磁阀，保持第一电磁阀关闭，储液器中的相变工质逐渐进入地埋储能腔，当相变工质的液位达到第一液位传感器所在位置处时，控制器即发出指令关闭第二至第五电磁阀，同时打开第一电磁阀，上述即为储冷季初始液量调控方法及准备过程；

[0016] 步骤二、完成储冷季初始液量调控及准备过程后，在蓄能体中热量的加热下，地埋储能腔中的相变工质通过池沸腾换热方式吸热相变蒸发成为蒸汽，产生蒸汽在第一液位传感器以上空间逐渐聚集，并在相变力作用下经第一流体管进入换热器中，进入换热器中的蒸汽在换热器进口冷流体的冷却作用下放热并相变冷凝成为液态工质，在重力的作用下经第二流体管最终回流至地埋储能腔中；

[0017] 优选地，在此过程中，实时通过换热器温度传感器监测相变工质进出口温度和换热器自身温度，所述换热器第一温度传感器和换热器第二温度传感器之间的温度差应保持在2.0℃以内，若监测值大于此值，相应减小换热器冷流体回路水泵功率，减小换热器冷却能力；若监测值小于此值甚至接近于零，相应提升换热器冷流体回路水泵功率，提升换热器冷却能力。

[0018] 优选地，所述储热模式的调控方法为,包括以下步骤：步骤一、控制器向系统发出储热控制指令，打开第二至第五电磁阀，保持第一电磁阀关闭，储液器中的相变工质逐渐进入地埋储能腔，当相变工质的液位达到第二液位传感器所在位置处时，控制器即发出指令关闭第四和第五电磁阀，保持第一电磁阀关闭，启动变频工质泵，上述即为储热季初始液量调控方法及准备过程；

[0019] 步骤二、完成储热季初始液量调控及准备过程后，在变频工质泵的驱动下，地埋储能腔中相变工质依次经第二流体管、第二旁通管路、第三旁通管路、第一旁通管路和第二流体管被泵送至换热器中，在换热器进口中通入的热流体加热作用下，相变工质吸热相变蒸发成为蒸汽，产生蒸汽在在相变力作用下经第一流体管进入地埋储能腔中，高温蒸汽接触到地埋储能腔内壁面放热并相变冷凝成为液态工质，在重力的作用下最终回流至地埋储能腔底部。

[0020] 优选地，在此过程中，实时通过换热器温度传感器监测相变工质进出口温度和换热器自身温度，换热器第一温度传感器和换热器第二温度传感器之间的温度差应保持在2.0℃以内，若监测值大于此值，相应减小换热器热流体回路水泵功率，减小换热器加热能力；若监测值小于此值甚至接近于零，相应提升换热器热流体回路水泵功率，提升换热器加热能力。

[0021] 优选地，运行过程中液量调控模式的调控方法为，若地埋储能腔中实际充液率大于所定充液率，则打开第三和第四电磁阀，保持第一、第二和第五电磁阀关闭，并启动变频工质泵，将地埋储能腔中多余相变工质泵送至储液器中，保持地埋储能腔中充液率始终维持在设定值；若地埋储能腔中实际充液率小于所定充液率，则打开第二至第五电磁阀，保持第一电磁阀关闭，在重力作用下通过储液器向地埋储能腔补充相变工质，保持地埋储能腔中充液率始终维持在设定值。

[0022] 优选地，所述第一液位传感器的安装位置确定方法如下：首先定义地埋储能腔的充液率为地埋储能腔中相变工质体积与地埋储能腔体积之比，根据储冷温度的高低，第一液位传感器所处位置以下腔体体积与整个地埋储能腔的体积之比不同，储冷温度越低则第一液位传感器位置越低，储冷温度越高则第一液位传感器位置越高，但整体充液率不应低于40％。

[0023] 优选地，所述第二液位传感器的安装位置确定方法如下：首先第二液位传感器位置始终高于第二流体管下端过滤器的位置；进一步的，根据储热温度的高低，第二液位传感器所处位置以下腔体体积与整个地埋储能腔的体积之比不同，储热温度越低则第一液位传感器位置越低，储热温度越高则第二液位传感器位置越高，但整体充液率不应高于60％。

[0024] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0025] 1、本发明的多模驱动地下储能系统采用了被动储冷和主被动复合储热方式，大幅降低系统运行能耗的同时，有效提升了系统的运行可靠性和响应速度，系统稳定性进一步大大提升。

[0026] 2、本发明的多模驱动地下储能系统设有地埋蓄能腔充液量季节调控系统，根据季节以及储能需求的不同，调节并保持地埋储能腔中工质液位始终处于最佳位置，确保地埋储能腔内工质始终与内壁处于高效换热状态，提升储能系统的储能效率。

[0027] 3、本发明的多模驱动地下储能系统还设有换热器液量调控系统，根据储热季太阳辐照度、环境风速和温度等环境因素以及换热器储能回路出口的工质过热度等参数的变化，调节储能回路变频工质泵使得换热器中工质流量始终处于最优值，在维持换热器储能回路工质的高效换热的同时，进一步减少系统运行能耗、提升系统的储能能效比。附图说明

[0028] 图1所示为本发明多模驱动地下储能系统储冷季运行示意图；

[0029] 图2所示为本发明多模驱动地下储能系统储热季运行示意图；

[0030] 1.蓄能体；2.保温层；3.地埋储能腔；4.换热器；5.第一流体管；6.第二流体管；7.第一电磁阀；8.第一液位传感器；9.第二液位传感器；10.过滤器；11.变频工质泵；12.第二电磁阀；13.第三电磁阀；14.储液器；15.第四电磁阀；16.第五电磁阀；17.控制器；18.换热器进口；19.换热器出口；20.工质充注口；21.工质；22.换热器第一温度传感器；23.换热器第二温度传感器；24.换热器第三温度传感器；25.第一旁通管路；26.第二旁通管路；27.第三旁通管路。

具体实施方式

[0031] 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0032] 本发明的多模驱动地下储能系统示意图如图1-2所示，包括地下储能系统、液量调控系统、换热器4、第一流体管5和第二流体管6等连接管路。所述地下储能系统包括蓄能体1、保温层2和地埋储能腔3，蓄能体1上设有钻孔，地埋储能腔3安装设置在上述钻孔中，保温层2覆盖所述蓄能体1和地埋储能腔3上部。所述地埋储能腔3的上部设置有第一液位传感器
8，下部设置有第二液位传感器9，所述第一流体管5上设有工质充注口20，第一流体管5一端与所述换热器4的第一工质接口连接，另一端穿过保温层2进入所述地埋储能腔3内部，且管口端面位于地埋储能腔内上部且高于所述第一液位传感器8。所述第二流体管6一端与所述换热器4的第二工质接口连接，另一端穿过保温层2进入所述地埋储能腔3内部与所述过滤器10连接，且管口端面位于地埋储能腔内下部并低于第二液位传感器9。所述换热器4上部设有换热器进口18和换热器出口19。所述第二流体管6上安装有第一电磁阀7，所述第二流体管6的旁通管路上设置有液量调控系统，所述液量调控系统包括第一旁通管路25、第二旁通管路26、第三旁通管路27、第二电磁阀12、第三电磁阀13、第四电磁阀15、第五电磁阀16、变频工质泵11以及储液器14；所述储液器14中充注有相变工质21。所述第一旁通管路25的一端与所述第二流体管6以及第二工质接口连接，所述第一旁通管路25的另一端与所述储液器14的上口连接，所述第二电磁阀12和第四电磁阀15依次安装在所述第一旁通管路25上；所述第二旁通管路26的一端与所述第二流体管6连接，第一电磁阀7位于所述第一旁通管路25和第二旁通管路26之间的第二流体管6上，所述第二旁通管路26的另一端与所述储液器14的下口连接，所述第三电磁阀13和第五电磁阀16依次安装在所述第二旁通管路16上，所述第三旁通管路27的一端与第二电磁阀12和第四电磁阀15之间的第一旁通管路25连接，所述第三旁通管路27的另一端与第三电磁阀13和第五电磁阀16之间的第二旁通管路26连接，所述变频工质泵11安装在所述第三旁通管路27上；

[0033] 所述第一、第二工质接口处分别设有换热器第一温度传感器22和换热器第二温度传感器23，中间设置有换热器第三温度传感器24；

[0034] 所述换热器第一至第三温度传感器、第一和第二液位传感器、第一至第五电磁阀以及变频工质泵11均通过信号线与控制器17连接。

[0035] 所述第一液位传感器8的安装位置确定方法如下：首先定义地埋储能腔3的“充液率”为地埋储能腔3中“相变工质体积”与“地埋储能腔体积”之比。根据储冷温度的高低，第一液位传感器8所处位置以下腔体体积与整个地埋储能腔3的体积之比不同，储冷温度越低则第一液位传感器8位置越低(即系统所定充液率越小)、储冷温度越高则第一液位传感器8位置越高(即系统所定充液率越大)，但整体充液率不应低于40％。

[0036] 所述第二液位传感器9的安装位置确定方法如下：根据储热温度的高低，第二液位传感器9所处位置以下腔体体积与整个地埋储能腔3的体积之比不同，储热温度越低则第一液位传感器9位置越低(即系统所定充液率越小)、储热温度越高则第二液位传感器9位置越高(即系统所定充液率越大)，但整体充液率不应高于60％。

[0037] 本发明的多模驱动地下储能系统分为储冷模式、储热模式和运行过程中液量调控三种模式。

[0038] 储冷模式：控制器17向系统发出储冷控制指令，打开图1中第二至第五电磁阀，保持第一电磁阀7关闭。在自身重力作用下，储液器14中的相变工质21逐渐进入地埋储能腔3中，此时通过液位传感器监控地埋储能腔3内液位变化。当相变工质21的液位达到第一液位传感器8所在位置处时，控制器17即发出指令关闭第二至第五电磁阀，同时打开第一电磁阀7。上述即为储冷季初始液量调控方法及准备过程。

[0039] 完成储冷季初始液量调控及准备过程后，在蓄能体1中热量的加热下，地埋储能腔3中的相变工质21通过池沸腾换热方式吸热相变蒸发成为蒸汽，产生蒸汽在第一液位传感器8以上空间逐渐聚集，并在相变力作用下经第一流体管5进入换热器4中，进入换热器4中的蒸汽在换热器进口18冷流体的冷却作用下放热相变冷凝成为液态工质，并在重力的作用下经第二流体管6最终回流至地埋储能腔3中。在此过程中，通过换热器温度传感器实时监测相变工质进出口温度和换热器自身温度，换热器第一温度传感器22和换热器第二温度传感器23之间的温度差应保持在2.0℃以内。若监测值大于此值，则认为相变工质已充分相变冷凝并由饱和液态工质进一步被冷却成为过冷液态工质，说明换热器冷流体回路流量过大、冷却能力过剩，应相应减小换热器冷流体回路水泵功率，减小换热器冷却能力；若监测值小于此值甚至接近于零，则认为相变工质并未充分相变冷凝成为饱和液态工质甚至仍是汽态相变工质或是气液两相混合状态，说明换热器冷流体回路流量过小、冷却能力不足，应相应提升换热器冷流体回路水泵功率，提升换热器冷却能力。

[0040] 储热模式：控制器17向系统发出储热控制指令，打开图2中第二至第五电磁阀，保持第一电磁阀7关闭。在自身重力作用下，储液器14中的相变工质21逐渐进入地埋储能腔3中，此时通过液位传感器实时监控地埋储能腔3内液位变化。当相变工质21的液位达到第二液位传感器9所在位置处时，控制器17即发出指令关闭第四和第五电磁阀，保持第一电磁阀7关闭，启动变频工质泵11。上述即为储热季初始液量调控方法及准备过程。

[0041] 完成储热季初始液量调控及准备过程后，在变频工质泵11的驱动下，地埋储能腔3中相变工质21依次经第二流体管6、第二旁通管路26、第三旁通管路27、第一旁通管路25和第二流体管6被泵送至换热器4中，在换热器进口18中通入的热流体加热作用下，相变工质21吸热相变蒸发成为蒸汽，产生的蒸汽在相变力作用下经第一流体管5进入地埋储能腔3中，高温蒸汽接触到地埋储能腔3内壁面后放热并相变冷凝成为液态工质，最终在重力作用下最终回流至地埋储能腔3中。在此过程中，通过换热器温度传感器实时监测相变工质进出口温度和换热器自身温度，换热器第一温度传感器22和换热器第二温度传感器23之间的温度差应保持在2.0℃以内。若监测值大于此值，则认为被泵送至换热器4中的相变工质21已充分相变蒸发并由饱和汽态工质进一步被加热成为过热汽态工质，说明换热器热流体回路流量过大、加热能力过剩，应相应减小换热器热流体回路水泵功率，减小换热器加热能力；
若监测值小于此值甚至接近于零，则认为相变工质21并未充分相变蒸发成为饱和汽态工质甚至仍是液态相变工质或是气液两相混合状态，说明换热器热流体回路流量过小、加热能力不足，应相应提升换热器热流体回路水泵功率，提升换热器加热能力。

[0042] 运行过程中液量调控模式：运行过程中若发现地埋储能腔3中相变工质液位发生变化导致实际充液率低于或高于所定充液率，应通过控制器17发出液量调控指令。若地埋储能腔3中实际充液率大于所定充液率，则打开第三和第四电磁阀，保持第一、第二和第五电磁阀关闭，并启动变频工质泵11，将地埋储能腔3中多余相变工质泵送至储液器14中，保持地埋储能腔3中充液率始终维持在设定值；若地埋储能腔3中实际充液率小于所定充液率，则打开第二至第五电磁阀，保持第一电磁阀关闭，在重力作用下通过储液器14向地埋储能腔3补充相变工质，保持地埋储能腔3中充液率始终维持在设定值如此，储冷模式下可保持液态相变工质与地埋储能腔3内壁的接触面积，维持储冷效率；储热模式下也可维持汽态相变工质与地埋储能腔3内壁的接触面积，维持储热效率。

[0043] 本发明的多模驱动地下储能系统首先采用了被动储冷和主被动复合储热方式，在大幅降低系统运行能耗的同时能够大幅提升系统的运行可靠性和响应速度；其次，本发明的多模驱动地下储能系统可调节并保持地埋储能腔中工质液位始终处于最佳位置，确保地埋储能腔内工质始终与内壁处于最佳高效换热状态，提升储能系统不同季节的有效蓄能率；再次，本发明的多模驱动地下储能系统还调节储能回路变频工质泵使得换热器中工质流量始终处于最优值，在维持换热器储能回路工质的高效换热的同时，大幅减少系统运行能耗，提升系统的储能能效比值。

[0044] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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多模驱动地下储能系统及系统充液量调控方法

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