二氧化碳气液相变储能系统及其二氧化碳汽化系统和方法 |
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| 申请号 | CN202410158855.0 | 申请日 | 2024-02-01 | 公开(公告)号 | CN117889686A | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 百穰新能源科技(深圳)有限公司; | 发明人 | 郑宏涛; 张文平; 王国磊; | ||||
| 摘要 | 本 发明 一个 实施例 提供一种二 氧 化 碳 汽化 系统，包括：储液容器、第一输送管道、汽化装置和气压平衡组件；汽化装置包括汽化器；第一输送管道连接于储液容器的液相出口和汽化器的工作工质进口之间；储液容器的底部与汽化器的顶部之间具有额定高度差；气压平衡组件具有第一平衡端、第二平衡端和第三平衡端；第一平衡端连接于储液容器的气相 接口 ；第二平衡端连接于汽化装置的气相出口端，第三平衡端连接于第一输送管道。本发明实施例提供的二氧化碳气液 相变 储能系统及其二氧化碳汽化系统和方法，无需采用机械 泵 运输即可实现二氧化碳的汽化，并可保证汽化过程的稳定、顺畅，提高储能效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种二氧化碳汽化系统，其特征在于，包括：储液容器、第一输送管道、汽化装置和气压平衡组件；所述汽化装置包括汽化器；所述第一输送管道连接于储液容器的液相出口和所述汽化器的工作工质进口之间；所述储液容器的底部与所述汽化器的顶部之间具有额定高度差；所述气压平衡组件具有第一平衡端、第二平衡端和第三平衡端；所述第一平衡端连接于所述储液容器的气相接口；所述第二平衡端连接于所述汽化装置的气相出口端，所述第三平衡端连接于所述第一输送管道； |
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| 说明书全文 | 二氧化碳气液相变储能系统及其二氧化碳汽化系统和方法技术领域[0001] 本发明涉及二氧化碳储能技术领域，尤其涉及一种二氧化碳气液相变储能系统及其二氧化碳汽化系统和方法。 背景技术[0002] 二氧化碳压缩储能技术是国家明确发展的重点新型电力储能技术之一，二氧化碳压缩储能技术是光伏、风能等新能源行业发展重要的配套储能装置和技术，随着我国新型电力系统的快速发展，二氧化碳压缩储能项目建设前景广阔，技术发展进步很快。在二氧化碳压缩储能技术中释能阶段需要将储液罐内的液态二氧化碳转换为气态二氧化碳后膨胀做功以将液态二氧化碳中存储的压缩能转换为电能。传统的液态二氧化碳转换为气态二氧化碳的过程中需要机械泵强制输送二氧化碳，而采用机械泵运输时液体二氧化碳工艺管路系统容易形成低压区，低压区易发生汽化现象，管路中存在的汽化区域将影响系统正常生产运行。且由于液态的二氧化碳具有压力高、易汽化等特征，需要配置耐低温、抗气蚀的特种动力输送设备，且动力输送设备的安装要求高、操作控制复杂、检修维护劳动强度高，因此将增加系统的人力、物资成本。 发明内容[0003] 因此，为解决现有技术中将液态二氧化碳汽化的过程中采用机械泵输送导致的运行不稳定、运行成本高等问题，本发明实施例提供一种二氧化碳气液相变储能系统及其二氧化碳汽化系统和方法，无需采用机械泵运输即可实现二氧化碳的汽化，并可保证汽化过程的稳定、顺畅，从而保证二氧化碳气液相变储能系统的高效运行。 [0004] 本发明的一个实施例提供一种二氧化碳汽化系统，包括：储液容器、第一输送管道、汽化装置和气压平衡组件；所述汽化装置包括汽化器；所述第一输送管道连接于储液容器的液相出口和所述汽化器的工作工质进口之间；所述储液容器的底部与所述汽化器的顶部之间具有额定高度差；所述气压平衡组件具有第一平衡端、第二平衡端和第三平衡端；所述第一平衡端连接于所述储液容器的气相接口；所述第二平衡端连接于所述汽化装置的气相出口端，所述第三平衡端连接于所述第一输送管道；所述储液容器用于存储液态二氧化碳，所述第一输送管道用于使所述储液容器内的所述液态二氧化碳重力自流至所述汽化器进行汽化，所述汽化装置的所述气相出口端用于输出汽化后产生的气态二氧化碳，所述气压平衡组件用于平衡所述储液容器、所述汽化装置和所述第一输送管道之间的气相压力。 [0005] 在一些实施例中，所述气压平衡组件包括压力平衡罐，所述第一平衡端、所述第二平衡端和所述第三平衡端分别与所述压力平衡罐连通。 [0006] 在一些实施例中，所述气压平衡组件还包括逆向集气装置，所述逆向集气装置的输出端连接于所述压力平衡罐；所述逆向集气装置的输入端为所述第三平衡端；所述逆向集气装置用于分离所述第一输送管道中的气态二氧化碳并输出所述气态二氧化碳至所述压力平衡罐。 [0007] 在一些实施例中，所述汽化装置还包括气液分离器，所述气液分离器的进口端连接所述汽化器的工作工质出口，所述气液分离器的出口端为所述汽化装置的气相出口端，所述气液分离器用于将所述汽化器的工作工质出口输出的气态二氧化碳中的液态二氧化碳分离并使分离出的所述液态二氧化碳回流至所述汽化器。 [0008] 在一些实施例中，所述汽化器的工作工质出口位于所述汽化器的顶部，所述气液分离器的进口端直接连接所述汽化器的工作工质出口。 [0009] 在一些实施例中，所述二氧化碳汽化系统还包括：第一液位检测装置，所述第一液位检测装置连接于所述汽化器，用于检测所述汽化器内的液位；第二液位检测装置，所述第二液位检测装置连接于所述储液容器，用于检测所述储液容器内的液位；第一流量自动调节阀，所述第一流量自动调节阀设置在所述第一输送管道上，用于根据所述第一液位检测装置和所述第二液位检测装置的检测结果动作。 [0010] 在一些实施例中，所述二氧化碳汽化系统还包括第一压力检测装置，所述第一压力检测装置用于检测所述压力平衡罐内的压力；第二流量自动调节阀，设置在所述汽化器的换热介质进口管路上，所述第二流量自动调节阀用于根据所述第一压力检测装置检测的检测结果动作。 [0011] 在一些实施例中，所述二氧化碳汽化系统还包括缓冲罐，所述缓冲罐连接于所述汽化装置的气相出口端，所述缓冲罐用于存储所述气态二氧化碳。 [0012] 本发明一个实施例提供一种二氧化碳汽化方法，应用前述任意一项所述的二氧化碳汽化系统，所述二氧化碳汽化方法包括：所述第一输送管道使所述储液容器内的液态二氧化碳重力自流至所述汽化器的所述工作工质进口；所述汽化器对输入的液态二氧化碳进行汽化以产生气态二氧化碳，所述汽化装置的气相出口端输出所述气态二氧化碳；气压平衡组件通过所述第一平衡端，所述第二平衡端和所述第三平衡端分别连通所述储液容器、所述汽化装置和所述第一输送管道并平衡所述储液容器、所述汽化装置和所述第一输送管道之间的压力。 [0013] 在一些实施例中，所述二氧化碳汽化系统还包括第一液位检测装置、第二液位检测装置和第一流量自动调节阀，所述第一液位检测装置连接于所述汽化器，所述第二液位检测装置连接于所述储液容器，所述第一流量自动调节阀设置在所述第一输送管道上，所述二氧化碳汽化方法还包括：所述第一液位检测装置检测所述汽化器内的液位，所述第二液位检测装置检测所述储液容器内的液位；所述储液容器内的液位大于储液液位下限时，所述汽化器内的液位介于汽化器液位下限和汽化器液位上限之间时，所述第一流量自动调节阀打开；或者，所述汽化器内的液位达到所述汽化器液位上限时，所述第一流量自动调节阀关闭；或者，所述汽化器内的液位达到所述汽化器液位下限时，所述第一流量自动调节阀调节所述第一输送管道中二氧化碳的流量；所述储液容器内的液位达到储液容器液位下限时，所述第一流量自动调节阀关闭。 [0014] 本发明一个实施例提供一种二氧化碳气液相变储能系统，包括依次闭环连接的释能组件、储气库、储能组件以及前述任意一项实施例所述的二氧化碳汽化系统；所述释能组件连接至所述二氧化碳汽化系统中所述汽化装置的气相出口端，所述储能组件连接至所述储液容器。 [0015] 由上可知，本发明上述实施例可以达成以下一个或多个有益效果：二氧化碳汽化系统中通过在储液容器的底部和汽化器的顶部之间设置额定高度差可使得液态二氧化碳可通过第一输送管道重力自流至汽化器进行汽化，无需设置机械泵输送液态二氧化碳，且气压平衡组件分别连接储液容器、汽化装置的气相出口端、和第一输送管道，可实现压力平衡，保证汽化过程的稳定、流畅运行，进而提高二氧化碳气液相变储能系统的储能效率。附图说明 [0016] 下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。 [0017] 图1为本发明实施例提供的一种二氧化碳汽化系统的结构示意图。 [0018] 图2为本发明实施例提供的另一种二氧化碳汽化系统的结构示意图。 [0019] 图3为本发明实施例提供的再一种二氧化碳汽化系统的结构示意图。 [0020] 图4为本发明实施例提供的一种二氧化碳气液相变储能系统的结构示意图。 [0021] 【附图标记说明】 [0022] 100、二氧化碳汽化系统；110、储液容器；110a、气相接口；110b、液相出口；120、汽化装置；120a、气相出口端；121、汽化器；121a、工作工质进口；121b、工作工质出口；121c、换热介质进口；121d、换热介质出口；122、气液分离器；130、第一输送管道；131、第一管段；132、第二管段；140、气压平衡组件；140a、第一平衡端；140b、第二平衡端；140c、第三平衡端；141、压力平衡罐；142、逆向集气装置；1421、第一接口；1422、第二接口；151、第一液位检测装置；152、第二液位检测装置；153、第一流量自动调节阀；154、第一压力检测装置；155、第二流量自动调节阀；160、缓冲罐；171、第一阀门；172、第二阀门；173、第三阀门；174、第四阀门。200、释能组件；210、释能换热器；220、透平机；300、储气库；400、储能组件；410、压缩机；420、储能换热器；430、液化器；440、气液分离单元；500、换热组件；510、储热罐；520、储冷罐；530、第一介质泵；540、第二介质泵。 具体实施方式[0023] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。 [0024] 为了使本领域普通技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。 [0025] 需要说明的是，本发明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。应当理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。 [0026] 还需要说明的是，本发明中多个实施例的划分仅是为了描述的方便，不应构成特别的限定，各种实施例中的特征在不矛盾的情况下可以相结合，相互引用。 [0027] 如图1所示，本发明实施例提供一种二氧化碳汽化系统100，包括储液容器110、第一输送管道130、汽化装置120和气压平衡组件140。其中，汽化装置120包括汽化器121。第一输送管道130连接于储液容器110的液相出口110b和汽化器121的工作工质进口121a之间。储液容器110的底部与汽化器121的顶部之间具有额定高度差H。气压平衡组件140具有第一平衡端140a、第二平衡端140b和第三平衡端140c；第一平衡端140a连接于储液容器110的气相接口110a。第二平衡端140b连接于汽化装置120的气相出口端120a，第三平衡端140c连接于第一输送管道130。 [0028] 其中，储液容器110用于存储液态二氧化碳，具体的储液容器110可以包括多个储罐、多个储罐可以串联、并联或者串并联的形式连接。实际运行时储液容器110内会有部分二氧化碳以气态的形式存在，因此储液容器110还用于存储气态二氧化碳。 [0029] 第一输送管道130用于使储液容器110内的液态二氧化碳重力自流至汽化器121进行汽化。汽化装置120的气相出口端120a用于输出汽化后产生的气态二氧化碳，气压平衡组件140用于平衡储液容器110、汽化装置120和第一输送管道130之间的气相压力。 [0030] 由于储液容器110的底部和汽化器121的顶部之间具有额定高度差H，使得储液容器110内液态二氧化碳可在重力作用下从液相出口110b流出并通过第一输送管道130自流进入汽化器121。其中额定高度差H例如为1～3米。 [0031] 汽化器121用于通过换热介质与二氧化碳的非接触式热交换将液态二氧化碳汽化为气态的二氧化碳，换热介质例如可为导热油、熔盐或者水等流体。例如参照图1，汽化器121具有工作工质进口121a、工作工质出口121b、换热介质进口121c、换热介质出口121d。汽化器121工作时，高温的换热介质从换热介质进口121c进入汽化器121的热侧通道，液态二氧化碳从工作工质进口121a进入汽化器121的冷侧通道。液态二氧化碳吸收高温换热介质的热量而沸腾并蒸发成气态二氧化碳，气态二氧化碳可从工作工质出口121b输出，高温换热介质降温成低温换热介质后从换热介质出口121d输出。其中汽化器121例如可以是空温式汽化器、水浴式汽化器、电加热式汽化器、热管式汽化器、套管式汽化器等。 [0032] 在汽化过程中，储液容器110内的液位逐渐下降、压力有逐渐下降的趋势，汽化装置120内产生气态二氧化碳导致汽化器121内有压力上升的趋势，由于液态二氧化碳通过重力作用输送，汽化器121内产生的气态二氧化碳将有部分气态二氧化碳从工作工质进口121a进入第一输送管道130内，且由于第一输送管道130连接于汽化器121，汽化器121内的热量将通过管道传递至第一输送管道130导致第一输送管道130内的部分液态二氧化碳被汽化而产生气态二氧化碳，可能会导致第一输送管道130出现气堵问题，因此本实施例中设置了气压平衡组件140，使得从汽化装置120的气相出口端120a输出的气态二氧化碳可部分经由气压平衡组件140进入储液容器110的气相空间内以防止储液容器110内压力下降且防止汽化器121压力上升，气压平衡组件140也可将第一输送管道130内的气态二氧化碳导出，以维持气相出口端120a、储液容器110以及第一输送管道130内的气相压力平衡，从而防止气堵问题的发生，使得汽化过程更流畅。因此通过提供上述二氧化碳汽化系统，无需使用机械泵作为动力输送液态二氧化碳，并且能保证汽化过程的稳定、流畅运行。相比于采用机械泵的汽化系统节省了机械泵的设备成本、安装成本和维护成本，且避免管路系统中产生低压区汽化现象影响系统正常运行的问题。 [0033] 参照图2，在一个具体实施例中，气压平衡组件140包括压力平衡罐141，第一平衡端140a、第二平衡端140b和第三平衡端140c分别与压力平衡罐141连通。可通过压力平衡罐141的容积实现对气相压力的调节，以维持储液容器110、汽化装置120和第一输送管道130之间的气相压力平衡。也可以通过对应压力平衡罐141设置压力检测装置，以获取二氧化碳汽化系统100内的气相压力状态，从而实现更好的控制。 [0034] 在一些实施例中，继续参照图2，气压平衡组件140还包括逆向集气装置142，逆向集气装置142的输出端连接于压力平衡罐141。逆向集气装置142的输入端为第三平衡端140c。逆向集气装置142用于分离第一输送管道130中的气态二氧化碳并输出气态二氧化碳至压力平衡罐141。由于第一输送管道130内二氧化碳主要以液态形式存在，仅有少量的气态二氧化碳，逆向集气装置142可以采用填料和集气结构对第一输送管道130内的气态二氧化碳进行收集，例如可采用能拦截液态二氧化碳并使得气态二氧化碳的通过的材料，例如可以使用渗透汽化膜，渗透汽化膜能让气体通过而液体不能通过，从而使得液态二氧化碳保留在第一输送管道130内而气态二氧化碳被收集至压力平衡罐141内。 [0035] 其中，第三平衡端140c包括设置在逆向集气装置142上的第一接口1421和第二接口1422，第一输送管道130具有连接于储液容器110和第一接口1421之间的第一管段131，和连接于第二接口1422和汽化器121之间的第二管段132。则储液容器110内的液态二氧化碳首先通过液相出口110b流入第一管段131后由第一管段131输入至第一接口1421，液态二氧化碳流经逆向集气装置142后从第二接口1422输出至第二管段132，最后进入汽化器121。也即逆向集气装置142的部分设置在第一管段131和第二管段132之间，使得储液容器110输出至第一输送管道130的液态二氧化碳均流经逆向集气装置142后再进入汽化器121，使得第一输送管道130内的气态二氧化碳能更好的被逆向集气装置142收集。逆向集气装置142内例如设置有连接于第一接口1421和第二接口1422之间的布气结构，可将第一输送管道130内的气态二氧化碳均布进入逆向集气装置142，实现对气态二氧化碳更好的收集。 [0036] 其中，逆向集气装置142相比于储液容器110更靠近汽化器121设置，也可以理解为第一管段131的长度大于第二管段132的长度。由于第一输送管道130内的气态二氧化碳主要来自汽化器121，靠近汽化器121的管段也更易传递汽化器121的热量而导致汽化产生气态二氧化碳，因此将逆向集气装置142尽量靠近汽化器121设置能实现对第一输送管道130内气态二氧化碳的收集。逆向集气装置142与汽化器121之间的最小距离满足逆向集气装置142或者汽化器121所需的检修通道宽度即可，例如可使得逆向集气装置142与汽化器121之间间隔1米左右设置。第一接口1421和第二接口1422的高度例如与汽化器121的工作工质进口121a水平(即二者到地面的距离相等)，或者高度工作工质进口121a。 [0037] 在一些实施例中，参照图2，汽化装置120还包括气液分离器122，气液分离器122的进口端连接汽化器121的工作工质出口121b，气液分离器122的出口端为汽化装置120的气相出口端120a，气液分离器122用于将汽化器121的工作工质出口121b输出的气态二氧化碳中的液态二氧化碳分离并使分离出的液态二氧化碳回流至汽化器121。其中汽化器121对液态二氧化碳进行汽化后产生的气态二氧化碳可从工作工质出口121b输出，但输出的气态二氧化碳中可能夹带少量的液态二氧化碳，因此设置气液分离器122，气液分离器122例如可以采用丝网、填料等对汽化器121的工作工质出口121b输出的二氧化碳进行“除雾”处理，可将夹带的液态二氧化碳分离并回流至汽化器121，保证汽化效果，并且可减少液态二氧化碳进入气压平衡组件140内造成影响。 [0038] 在一些实施例中，汽化器121的工作工质出口121b位于汽化器121的顶部，气液分离器122的进口端直接连接汽化器121的工作工质出口121b。由此可使得气液分离器122分离出的液态二氧化碳在重力作用下回流至汽化器121内继续进行汽化。 [0039] 在一些实施例中，参照图3，二氧化碳汽化系统100还包括第一液位检测装置151、第二液位检测装置152、和第一流量自动调节阀153。第一液位检测装置151连接于汽化器121，用于检测汽化器121内的液位。具体地，汽化器121顶部直接连接有气液分离器122时，第一液位检测装置151用于检测汽化器121与气液分离器122连接处的液位。第二液位检测装置152连接于储液容器110，用于检测储液容器110内的液位。第一流量自动调节阀153设置在第一输送管道130上，用于根据第一液位检测装置151和第二液位检测装置152的检测结果动作。 [0040] 具体地，第一液位检测装置151和第二液位检测装置152例如可以是玻璃板液位计、磁翻板液位计、雷达液位计、电容式液位计、浮标液位计、超声波液位计等，例如包括远传式液位计，可感应液位并转换成电信号输出；也可以包括现场液位计，操作人员可根据现场液位计的读数获知液位高度。 [0041] 第一流量自动调节阀153例如为电动控制阀，可电动调节开度。第一流量自动调节阀153例如设置在第三平衡端140c与储液容器110之间，当逆向集气装置142连接于第一输送管道130上时，第一流量自动调节阀153例如可设置在逆向集气装置142与储液容器110之间。 [0042] 第一流量自动调节阀153根据第一液位检测装置151和第二液位检测装置152的检测结果动作具体如下： [0043] 在第二液位检测装置152的检测结果为储液容器110内的液位高于储液液位下限时，可以进行汽化生产。此时第一流量自动调节阀153打开可使得储液容器110内的液态二氧化碳通过第一输送管道130输送至汽化器121。汽化器121内的液位将逐渐升高，当第一液位检测装置151的检测结果为汽化器121内的液位超过汽化器液位下限时，可以启动汽化器121进行汽化，保持第一流量自动调节阀153打开，使得液态二氧化碳连续输入至汽化器121内汽化。当第一液位检测装置151的检测结果为汽化器121内的液位达到汽化器液位上限时需要关闭第一流量自动调节阀153，使得汽化器121内液位不再升高，防止汽化器121内液位超高。在汽化器121将液态二氧化碳汽化成气态二氧化碳的过程中，汽化器121中的液位趋于逐渐降低，若第一液位检测装置151的检测结果为汽化器121内的液位达到汽化器液位下限时第一流量自动调节阀153需要调节第一输送管道130内液态二氧化碳的流量，使得汽化器121液位不会低于汽化器液位下限，保证连续汽化过程。当汽化过程进行一段时间后，储液容器110内的液位降低，当第二液位检测装置152的检测结果为储液容器110内的液位达到储液液位下限时，表示储液容器110内的液态二氧化碳已经全部输出完毕，此时第一流量自动调节阀153关闭，结束汽化。通过第一液位检测装置151、第二液位检测装置152以及第一流量自动调节阀153的联动设置，可保证汽化过程的连续安运行。其中汽化器液位下限例如指的是能完全浸没汽化器121内换热管的液位高度。汽化器液位上限例如指的是不超出汽化器121的工作工质出口121b的液位高度。储液液位下限指的是储液容器110内应保证的最低液位高度。 [0044] 二氧化碳汽化系统100例如还包括电连接第一液位检测装置151和第二液位检测装置152的控制模块，控制模块可以接收第一液位检测装置151和第二液位检测装置152输出的电信号，并由控制模块根据第一液位检测装置151和第二液位检测装置152的检测结果控制第一流量自动调节阀153的打开、关闭以及开度调节。控制模块包括但不限于中央处理器、可读式存储介质、控制器、PLC控制单元等。 [0045] 在一些实施例中，二氧化碳汽化系统100还包括第一压力检测装置154和第二流量自动调节阀155，第一压力检测装置154用于检测汽化装置120的气相出口端120a的压力。第二流量自动调节阀155设置在汽化器121的换热介质进口管路上，第二流量自动调节阀155用于根据第一压力检测装置154检测的检测结果动作。具体地，第一压力检测装置154例如连接于压力平衡罐141，用于检测压力平衡罐141内的压力。第一压力检测装置154可以为压力表，具体例如按照读数方式，可以分为指针型压力表或数字型压力表。例如按照其测量压力的原理可以是弹性式压力计、液柱式压力机、膜片式压力计、活塞式压力计等，例如可以包括压力传感器，可将压力转换为电信号输出，具体例如可以为电阻式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感器、薄膜压力传感器等。第一压力检测装置154例如包括远传压力计可将采集到的压力信号转换为电信号输出，也可以包括现场压力计，可以供现场操作人员根据读数获知压力状态。 [0046] 第二流量自动调节阀155根据第一压力检测装置154的检测结果动作的原理如下，在汽化器121正常汽化工作状态下，当第一压力检测装置154检测到汽化装置120的气相出口端120a(或者压力平衡罐141内)的压力低于预设压力时第二流量自动调节阀155的开度调大，使得进入汽化器121的高温换热介质的流量变大，提高汽化效率，使得汽化装置120的气相出口端120a输出的气态二氧化碳增多，压力上升。当第一压力检测装置154检测到汽化装置120的气相出口端120a的压力高于预设压力时，第二流量自动调节阀155的开度调小，使得进入汽化器121的高温换热介质的流量变小，降低汽化效率，使得汽化装置120的气相出口端120a输出的气态二氧化碳减少，压力下降。通过上述设置可使得第二流量自动调节阀155根据汽化装置120的气相出口端120a的压力对输入汽化器121的换热介质流量的调节。从而保证汽化装置120输出的气态二氧化碳的压力维持在预设压力。其中预设压力可根据用于所需的气态二氧化碳压力进行设置，例如预设压力可在6.2～7.0MPa范围选择，例如可以是6.2MPa、6.8MPa、7.0MPa、7.2MPa等。其中第一压力检测装置154和第二流量自动调节阀155例如通过控制模块实现联动，由控制模块接收第一压力检测装置154的信号并根据该信号控制第二流量自动调节阀155动作。 [0047] 在一些实施例中二氧化碳汽化系统100还包括缓冲罐160，缓冲罐160连接于汽化装置120的气相出口端120a，缓冲罐160用于存储气态二氧化碳。缓冲罐160可为气态二氧化碳提供一定的缓冲空间，当需要使用气态二氧化碳时可将缓冲罐160的出口打开，向二氧化碳汽化系统100外输出气态二氧化碳，缓冲罐160的设置可保证稳定向用户输出的气态二氧化碳。缓冲罐160和汽化装置120之间的管路上例如设置有第四阀门174，可在汽化装置120的气相出口端120a输出的气态二氧化碳达到预设压力之前保持第四阀门174关闭，达到预设压力后打开第四阀门174使得缓冲罐160内的气态二氧化碳在预设压力。 [0048] 例如本发明上述实施例提供的二氧化碳汽化系统100可应用于二氧化碳气液相变储能系统中，则本发明实施例还提供一种二氧化碳气液相变储能系统，包括依次闭环连接的释能组件200、储气库300、储能组件400以及前述二氧化碳汽化系统100，其中释能组件200具体连接至二氧化碳汽化系统100中汽化装置120的气相出口端120a，储能组件400具体连接至二氧化碳汽化系统100中的储液容器110。关于释能组件200、储气库300、储能组件 400的具体结构可参照中国发明专利公告号CN112985143B、CN112985144B、CN112985145B和CN114109549B公开的释能组件、储气库和储能组件进行理解。参照图4，举例而言，本实施例中释能组件200例如包括释能换热器210和透平机220，储能组件400例如包括压缩机410、储能换热器420、液化器430以及气液分离单元440。汽化装置120的气相出口端120a经缓冲罐 160连接至释能换热器210，在释能阶段，将二氧化碳汽化系统100输出的气态二氧化碳经释能换热器210换热升温后进入透平机220膨胀做功可带动发电机发电。膨胀做功后的气态二氧化碳存储至储气库300。在储能阶段，储气库300内的气态二氧化碳经压缩机410压缩至高压后进入储能换热器420降温，并经液化器430液化成液态二氧化碳，液态二氧化碳进入储液容器110存储，液态二氧化碳中裹挟的部分气态二氧化碳经气液分离单元440分离后回流至液化器430继续进行液化，能量以压缩能和热能的形式存储。二氧化碳汽化系统100中储液容器110内的液态二氧化碳则为二氧化碳气液相变储能系统的储能阶段时气液分离单元 440输出的液态二氧化碳。 [0049] 二氧化碳气液相变储能系统还包括换热组件500，换热组件500用于为储能换热器420和释能换热器210提供换热介质以实现热交换。换热介质例如可以为水、导热油、熔盐等。参照图4，换热组件500例如包括储热罐510、储冷罐520、第一介质泵530和第二介质泵 540。储热罐510用于存储高温换热介质，储冷罐520用于存储低温换热介质，其中高温和低温为相对关系，意为储热罐510中换热介质的温度高于储冷罐520中换热介质的温度。第一介质泵530的进口连接储热罐510，第一介质泵530的出口连接释能换热器210的换热介质进口，释能换热器210的换热介质出口连接储冷罐520。第二介质泵540的进口连接储冷罐520，第二介质泵540的出口连接储能换热器420的换热介质进口，储能换热器420的换热介质出口连接储热罐510。释能阶段中第一介质泵530将储热罐510中存储的高温换热介质输送至释能换热器210的换热介质通道内，使进入释能换热器210的气态二氧化碳换热升温，高温换热介质被吸热后降温成低温换热介质后存储至储冷罐520中。在储能阶段，第二介质泵 540将储冷罐520中存储的低温换热介质输送至储能换热器420，使进入储能换热器420的气态二氧化碳换热降温，低温换热介质吸收二氧化碳气态的热量后升温成高温换热介质并存储至储热罐510中。当然，换热组件500的具体结构并不限制于上述举例。 [0050] 本发明实施例提供的二氧化碳气液相变储能系统应用前述实施例提供的二氧化碳汽化系统100，因此其汽化过程可稳定、流畅运行，因而也提高了二氧化碳气液相变储能系统的储能效率。 [0051] 以下参照图3对本发明一个具体实施例提供的二氧化碳汽化系统100的运行原理进行说明。 [0052] (1)系统启动前，打开第一阀门171、第二阀门172和第三阀门173。关闭第四阀门174。 [0053] (2)打开第一流量自动调节阀153，储液容器110内的液态二氧化碳通过第一输送管道130重力自流进入汽化器121。通过第一液位检测装置151检测汽化器121内的液位，汽化器121内的液位逐渐上升，当达到汽化器液位上限时关闭第一流量自动调节阀153。 [0054] (3)打开第二流量自动调节阀155，使得换热介质进入汽化器121内对液态二氧化碳进行汽化，随着气态二氧化碳的输出压力平衡罐141内的压力逐渐上升，当压力上升至预设压力时，打开第四阀门174，使得气态二氧化碳通过缓冲罐160向用户供气。 [0055] (4)当第一液位检测装置151检测到汽化器121内的液位逐渐下降直至到达汽化器液位下限时，第一流量自动调节阀153动作，以调节输入至汽化器121的流量，保证汽化器121内的液位维持在汽化器液位下限和汽化器液位上限之间，保证连续汽化运行。当第二液位检测装置152检测到储液容器110内的液位逐渐下降直至到达储液液位下限时，第一流量自动调节阀153关闭，停止汽化生产。 [0056] (5)在汽化器121正常工作期间，第一压力检测装置154检测压力平衡罐141内的压力变化，第二流量自动调节阀155根据第一压力检测装置154的读数调节开度，以调节汽化的速度，保证输出的气态二氧化碳的压力位置在预设压力，当停止汽化生产时关闭第二流量自动调节阀155。 [0057] 本发明实施例还提供一种二氧化碳汽化方法，应用前述任意一项的二氧化碳汽化系统100，二氧化碳汽化方法包括： [0058] 步骤S1：第一输送管道130使储液容器110内的液态二氧化碳重力自流至汽化器121的工作工质进口121a。 [0059] 步骤S2：汽化器121对输入的液态二氧化碳进行汽化以产生气态二氧化碳，汽化装置120的气相出口端120a输出气态二氧化碳。 [0060] 步骤S3：气压平衡组件140通过第一平衡端140a，第二平衡端140b和第三平衡端140c分别连通储液容器110、汽化装置120和第一输送管道130并平衡储液容器110、汽化装置120和第一输送管道130之间的压力。 [0061] 其中步骤S1、步骤S2和步骤S3分别为二氧化碳汽化系统100中不同部分执行的步骤，并不限制先后执行顺序，实际运行中步骤S1、步骤S2和步骤S3同步进行。本实施例提供的二氧化碳汽化方法中液态二氧化碳通过重力自流进入汽化器121，并且气压平衡组件140可实现储液容器110、汽化装置120和第一输送管道130气相压力平衡。无需使用机械泵作为动力输送液态二氧化碳，并且能保证汽化过程的稳定、流畅运行。相比于采用机械泵的汽化系统节省了机械泵的设备成本、安装成本和维护成本，且避免管路系统中产生低压区汽化现象影响系统正常运行的问题。 [0062] 更具体地，二氧化碳汽化系统100还包括第一液位检测装置151、第二液位检测装置152和第一流量自动调节阀153，第一液位检测装置151连接于汽化器121，第二液位检测装置152连接于储液容器110，第一流量自动调节阀153设置在第一输送管道130上，二氧化碳汽化方法还包括：第一液位检测装置151检测汽化器121内的液位，第二液位检测装置152检测储液容器110内的液位； [0063] 储液容器110内的液位大于储液液位下限时，根据第一液位检测装置151的检测结果有如下步骤： [0064] (1)汽化器121内的液位介于汽化器121液位下限和汽化器121液位上限之间时，第一流量自动调节阀153打开；或者 [0065] (2)汽化器121内的液位达到汽化器121液位上限时，第一流量自动调节阀153关闭；或者 [0066] (3)汽化器121内的液位达到汽化器121液位下限时，第一流量自动调节阀153调节第一输送管道130中二氧化碳的流量。 [0067] 储液容器110内的液位达到储液容器110液位下限时，第一流量自动调节阀153关闭。 [0068] 通过第一流量自动调节阀153和第一液位检测装置151、第二液位检测装置152的联动可实现对汽化生产的流量调节、控制汽化生产的启停。其具体实施原理可参照前述关于二氧化碳汽化系统100中的运行原理的描述，在此不再赘述。 [0069] 本实施例提供的二氧化碳汽化方法还可通过第一压力检测装置154和第二流量自动调节阀155的联动实现对汽化效率以及输出二氧化碳气体压力的调节。其具体步骤以及原理可参照前述关于二氧化碳汽化系统100中的运行原理的描述，在此不再赘述。 [0070] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 |
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