CN115031567A - 一种热能回收系统、压缩储能系统及热能回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了热能回收系统、压缩储能系统及热能回收方法，涉及压缩储能技术领域，该系统包括：第一储罐和第二储罐，第一储罐用于存储常压的换热介质，第二储罐用于存储超过第一预设压力的换热介质；第一预设压力为压缩储能系统在储能时最大加热温度对应的饱和压力；第一储罐流出的换热介质通过升压并超过第一预设压力后，与压缩储能系统的储能换热侧交换热能，并流入第二储罐中进行存储；第二储罐中存储的换热介质通过压力维持机构保持超过第一预设压力；第二储罐流出的换热介质，与压缩储能系统的释能换热侧交换热能，并流入第一储罐中进行存储。

Description

一种热能回收系统、压缩储能系统及热能回收方法

技术领域

本发明涉及压缩储能技术领域，具体涉及一种热能回收系统、压缩储能系统及热能回收方法。

背景技术

压缩储能是一种气液或液液互转储能技术，其具有效率高、无燃爆风险、且环保性能极好等优势，具有广泛的功率、容量、地域适应性，通过控制储能过程和释能过程的运行时长，灵活方便地调节储存容量和释能容量，不受地域限制，是一种极具发展前景的大规模清洁物理储能技术。

压缩储技术的基本原理是在用电低谷期，利用过剩或多余的电力带动电动机将常温常压的气体压缩为高压气体或高压液体，并将压缩过程中产生的热能储存起来；而在用电高峰期，利用在用电低谷期存储的热能和电厂的余热加热高压气体或高压液态加热至液态，驱动膨胀机进行发电。

无论是气液或液液互转的压缩储能系统，若要将压缩机出口气体的压缩热能储存为高品质的热能，需要用沸点较高的导热油作为热回收介质。而热回收系统所需导热油量非常大，并且导热油长时间使用也需要替换，因此，热回收系统采用导热油投资费用极大，造成二氧化碳储能成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种热能回收系统、压缩储能系统及热能回收方法，以解决现有换热介质使用成本高的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种热能回收系统，所述系统包括：

第一储罐和第二储罐，所述第一储罐用于存储常压的换热介质，所述第二储罐用于存储超过第一预设压力的所述换热介质；所述第一预设压力为压缩储能系统在储能时最大加热温度对应的饱和压力；

所述第一储罐流出的所述换热介质通过升压并超过所述第一预设压力后，与所述压缩储能系统的储能换热侧交换热能，并流入所述第二储罐中进行存储；所述第二储罐中存储的所述换热介质通过压力维持机构保持超过所述第一预设压力；

所述第二储罐流出的所述换热介质，与所述压缩储能系统的释能换热侧交换热能，并流入所述第一储罐中进行存储；

所述换热介质在第一、第二储罐存储以及与所述压缩储能系统交换热能时均保持液态的形态。

本发明实施例提供的热能回收系统，由于在与储能子系统的储能换热侧交换热量前，换热介质会被升压至超过第一预设压力，因此，在第一储罐、第二储罐存储以及与压缩储能系统交换热能时均保持液态的形态。本发明的系统通过采用这样的设置，能够保持换热介质始终处于液态状态，既能够极大地提高了换热效率，又可以选用沸点更低的介质作为换热介质，例如软化水，大幅度降低热能回收系统的成本和造价，同时，在后期更换或者补充新的换热介质也更为便利，具有更好的经济性，有利于热能回收系统在压缩储能领域的落地。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，该系统还包括：

升压泵，所述升压泵通过第一管路与所述第一储罐的输出端连接，所述升压泵通过第二管路与所述储能换热侧连接；

所述升压泵适用于将所述第一储罐流出的所述换热介质的压力调节至超过所述第一预设压力。

本发明实施例提供的热能回收系统，通过升压泵的设置，能够将换热介质升压至超过第一预设压力，被升压后的换热介质回收热能时，不会被气化，依然能够保持液态的形态，能够极大地提高了换热效率，还因此可以选用沸点更低的介质作为换热介质；采用升压泵之后，还可以将第一储罐与储能换热侧连接的管路进行降低管道等级，第一储罐与升压泵连接的第一管路采用价格更加低廉的常规的常温常压性质的材质制成，只需要升压泵与储能换热侧连接的第二管路采用价格更高的耐高温耐高压材质制成即可，进一步降低热能回收系统的成本和造价。

结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，该系统还包括：

开关阀，设置在所述第二储罐的第一输出端与所述释能换热侧连接的第四管路上。

本发明实施例提供的热能回收系统，通过开关阀的设置，用户可以控制释能时换热介质自第二储罐至第一储罐之间的流通以及流通速率。

结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，该系统还包括：

排气泵，设置在所述第二储罐的第一输出端与所述开关阀连接的第五管路上。

本发明实施例提供的热能回收系统，在启动前，先在第二储罐中注满常温常压的换热介质，将第二储罐中的空气排空，随后开启开关阀，并利用排气泵将第二储罐中的常温常压的换热介质全部输送至第一储罐中，输送过程可排空第四、第五、第六管路和第一储罐中的空气，通过以上开机前的准备工作，可实现热能回收系统中空气被完全排空，从而保证运行中无氧气参与，避免各个设备以及管路受到高温氧化腐蚀。

结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，该系统还包括：

减压阀，设置在所述第一储罐的输入端与所述释能换热侧连接的第六管路上。

本发明实施例提供的热能回收系统，通过减压阀的设置，可以确保进入到第一储罐的换热介质的压力接近于常压，因此，进一步确保第一储罐的制备材质可以为常规的常温常压性质的材质，降低了热能回收系统的成本和造价。

结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，所述压力维持机构包括：

氮气存储罐，用于存储氮气，所述氮气存储罐包括维持入口和维持出口；

所述维持入口通过第七管路与所述第二储罐的第一输出端连接，所述第七管路上设有氮气压缩机；

所述维持出口通过第八管路与所述第二储罐的第一输入端连接，所述第八管路上设有氮气膨胀机。

本发明实施例提供的热能回收系统，通过压力维持机构与压缩储能系统同步储能和同步释能，既提高了系统容量，又能保证第二储罐内压力和温度符合设计要求，并从而实现第二储罐中的换热介质始终保持液态。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种压缩储能系统，所述系统包括：

储能子系统，具有储能换热侧；

释能子系统，具有释能换热侧；

上述中任一项所述的热能回收系统，所述热能回收系统适用于与所述储能换热侧和所述释能换热侧交换热能。

本发明的压缩储能系统，通过热能回收系统回收以及补充热能，配合上储能过程和释能过程往复运行以实现发电与用电的时差匹配。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种热能回收方法，包括：

当所述压缩储能系统储能时，所述第一储罐中存储的所述换热介质流出，通过升压并超过所述第一预设压力后，与所述压缩储能系统的所述储能换热侧交换热能，并流入所述第二储罐中进行存储；

当所述压缩储能系统释能时，所述第二储罐中存储的所述换热介质流出，并与所述压缩储能系统的所述释能换热侧交换热能，并流入所述第一储罐中进行存储。

本发明实施例提供的热能回收方法，由于在与储能子系统的储能换热侧交换热量前，换热介质会被升压至超过第一预设压力，因此，在第一储罐、第二储罐存储以及与压缩储能系统交换热能时均保持液态的形态。本发明的方法通过采用这样的设置，能够保持换热介质始终处于液态状态，既能够极大地提高了换热效率，又可以选用沸点更低的介质作为换热介质，例如软化水，大幅度降低热能回收系统的成本和造价，同时，在后期更换或者补充新的换热介质也更为便利，具有更好的经济性，有利于热能回收系统在压缩储能领域的落地。

结合第三方面，在第三方面第一实施方式中，该方法还包括：

所述压缩储能系统储能时，通过所述氮气压缩机，将所述第二储罐中的氮气压缩通入所述氮气存储罐，使得所述第二储罐中的压力超过所述第一预设压力且不超过所述第二预设压力；所述第二预设压力超过所述第一预设压力；

所述压缩储能系统释能时，通过所述氮气膨胀机，将所述氮气存储罐中的氮气膨胀通入所述第二储罐中，使得所述第二储罐中的压力超过所述第一预设压力且不超过所述第二预设压力。

本发明实施例提供的热能回收方法，通过压力维持机构与压缩储能系统同步储能和同步释能，既提高了系统容量，又能保证第二储罐内压力和温度符合设计要求，并从而实现第二储罐中的换热介质始终保持液态。

结合第三方面，在第三方面第二实施方式中，在与所述压缩储能系统交换热能之前，该方法还包括：

关闭所述开关阀，向所述第二储罐中通入常温常压的所述换热介质，直至充满所述第二储罐；

开启所述开关阀，利用所述排气泵将所述第二储罐中存储的所述换热介质排至所述第一储罐中以及利用所述氮气膨胀机向所述第二储罐中注入氮气，直至所述第二储罐中换热介质被排空；

通过所述氮气膨胀机，向所述第二储罐中充满氮气，并使得所述第二储罐中的压力超过所述第一预设压力且不超过所述第二预设压力。

本发明实施例提供的热能回收方法，可实现热能回收系统中空气被完全排空，从而保证运行中无氧气参与，避免各个设备以及管路受到高温氧化腐蚀。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的热能回收系统的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的热能回收系统中压力维持机构的结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的压缩储能系统的结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的热能回收方法的流程示意图之一；

图5示出了本发明实施例提供的热能回收方法的流程示意图之二；

图6示出了本发明实施例提供的热能回收方法的流程示意图之三；

图7示出了本发明实施例提供的电子设备的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

压缩储能过程中会产生大量压缩热，该部分压缩热若不进行回收利用将严重影响整个压缩储能系统的运行效率，而要回收该部分高品质压缩热则需配套具有高沸点的导热油作为换热介质，但是导热油使用和替换成本很高，极大的影响该技术的技术经济性，具体的：

目前无论是气液或液液互转的压缩储能系统，均有压缩单元，例如采用压缩机，而压缩机出口的气体温度基本都远超100℃，会高达220-270℃，因此若要将该部分压缩热能储存为高品质的热能，现有技术中需要用沸点较高的导热油作为热回收介质，而压缩储能的热回收系统所需导热油量非常大，并且导热油长时间使用也需要替换。因此，现有技术中的热回收系统采用导热油投资费用极大，造成储能技术落地成本较高。

下面结合图1描述本发明的热能回收系统，该系统包括：

第一储罐101和第二储罐102，第一储罐用于存储常压的换热介质，第二储罐用于存储超过第一预设压力的换热介质。

第一预设压力为压缩储能系统在储能时最大加热温度对应的饱和压力，最大加热温度也就是储能换热侧的压缩单元出口的气体温度，例如压缩机出口的气体温度。在本实施例中，常压表示一个大气压的压力，第一预设压力相对于常压是一个高压。

第一储罐101流出的换热介质通过升压并超过第一预设压力后，与压缩储能系统的储能换热侧(例如加热器等膨胀设备)交换热能，此时换热介质用于回收储能换热侧的热能，换热介质温度升高，完成回收后换热介质流入第二储罐102中进行存储，因此，第二储罐102中存储的均为高温高压的换热介质。

需要说明的是，压缩储能系统的储能换热侧可以采用多级的设置，每一级均由对应配套使用的压缩单元和冷却单元构成，优选的，压缩单元可以选用压缩机，冷却单元可以选用冷却器；压缩储能系统的释能换热侧同样也可以采用多级的设置，每一级均由对应配套使用的加热单元和膨胀单元构成，优选的，加热单元可以选用加热器，膨胀单元可以选用透平机。

第二储罐102中存储的换热介质通过压力维持机构保持超过第一预设压力。第二储罐102流出的换热介质，与压缩储能系统的释能换热侧交换热能，此时换热介质用于提高释能换热侧的温度即加热释能换热侧的空气或者二氧化碳，以提高空气或者二氧化碳的做功能力，换热介质温度降低，完成供能后换热介质流入第一储罐101中进行存储。

为了获取足够高的热能换热效率，目前压缩储能系统选用的换热介质一般为常温常压下为液态的介质。在本发明的系统中，由于在与储能子系统的储能换热侧交换热量前，换热介质会被升压至超过第一预设压力，因此，在第一储罐101、第二储罐102存储以及与压缩储能系统交换热能时均保持液态的形态。本发明的系统通过采用这样的设置，能够保持换热介质始终处于液态状态，既能够极大地提高了换热效率，又可以选用沸点更低的介质作为换热介质，例如软化水，大幅度降低热能回收系统的成本和造价，同时，在后期更换或者补充新的换热介质也更为便利，具有更好的经济性，有利于热能回收系统在压缩储能领域的落地。

在现有的压缩储能系统中，由于换热介质需要与压缩储能系统交换热量，因而需要两个具有耐高压性质的存储罐或者其他适用于高温高压流体介质存储的装置。作为本发明一些可能的实施例，由于通过将第一储罐101流出的换热介质升高至超过第一预设压力和压力维持机构103的设置，因此，只有第二储罐102需要采用具有耐高温耐高压性质的材质制成，而第一储罐101可以采用价格更加低廉的常规的常温(也可以是常温范围，例如0-70℃)常压性质的材质制成，进一步降低热能回收系统的成本和造价。

在现有的压缩储能系统中，由于换热介质回收压缩储能系统的热量时，温度会急速升高，因此整个热能回收系统中的管路需要耐高温耐高压材质制成。作为本发明一些可能的实施例，同样通过将第一储罐101流出的换热介质升高至超过第一预设压力、压力维持机构103的设置以及第一储罐101可以采用常规性质的材质制成，第一储罐101与储能、释能换热侧连接的部分管路上，也可以采用价格更加低廉的常规的常温常压性质的材质制成，同样，进一步降低热能回收系统的成本和造价。

又具体的，本发明的热能回收系统还包括：

用于提升换热介质压力的升压泵104，在本实施例中，升压泵104通过第一管路与第一储罐101的输出端连接，升压泵104通过第二管路与储能换热侧连接，储能换热侧通过第三管路与第二储罐102的第一输入端连接。

升压泵104具体的工作参数需要设置为能够将流体介质的压力升压至第一预设压力以上。以压缩储能系统在储能时最大加热温度为250℃为例，此时最大加热温度对应的饱和压力为2MPa，升压泵104的选型需要能够将换热介质升压至2MPa以上，即，升压泵104需要能够将换热介质的压力升高至超过第一预设压力。

通过升压泵104的设置，能够将换热介质升压至超过第一预设压力，被升压后的换热介质回收热能时，不会被气化，依然能够保持液态的形态，能够极大地提高了换热效率，还因此可以选用沸点更低的介质作为换热介质；采用升压泵104之后，还可以将第一储罐101与储能换热侧连接的管路进行降低管道等级，第一储罐101与升压泵104连接的第一管路采用价格更加低廉的常规的常温常压性质的材质制成，只需要升压泵104与储能换热侧连接的第二管路采用价格更高的耐高温耐高压材质制成即可，进一步降低热能回收系统的成本和造价。

本发明的热能回收系统中，回收压缩储能系统的热能后，由于第二储罐102内压力是一个高压，而第一储罐101内压力为常压，因此当压缩储能系统释能并需要换热介质提供能量时，第二储罐102内换热介质可以通过两个罐体之间的压差进入至第一储罐101中，无需额外的动力泵输送储热介质。

又具体的，该系统还包括：

开关阀105，设置在第二储罐102的第一输出端与释能换热侧连接的第四管路上，释能换热侧与第一储罐101的输入端之间通过第六管路连接。

通过开关阀105的设置，用户可以控制释能时换热介质自第二储罐102至第一储罐101之间的流通以及流通速率。

又具体的，该系统还包括：

排气泵106，设置在第二储罐102的第一输出端与开关阀105连接的第五管路上。

在本发明的热能回收系统中，在第四管路的旁侧还设有连接在开关阀105和第二储罐102的第一输出端之间的支路也即第五管路，并且在第五管路上还设置了用于排出第二储罐102内气体和换热介质的排气泵106。

在本发明的热能回收系统启动前，先在第二储罐102中注满常温常压的换热介质，将第二储罐102中的空气排空，随后开启开关阀105，并利用排气泵106将第二储罐102中的常温常压的换热介质全部输送至第一储罐101中，输送过程可排空第四、第五、第六管路等管路和第一储罐101中的空气，通过以上开机前的准备工作，可实现热能回收系统中空气被完全排空，从而保证运行中无氧气参与，避免各个设备以及管路受到高温氧化腐蚀。

可以理解的是，第二储罐102的有效容量是不小于第一储罐101的有效容量的。

又具体的，该系统还包括：

减压阀107，设置在第一储罐101的输入端与释能换热侧连接的第六管路上。

通过减压阀107的设置，可以确保进入到第一储罐101的换热介质的压力接近于常压，因此，进一步确保第一储罐101的制备材质可以为常规的常温常压性质的材质，降低了热能回收系统的成本和造价。

下面结合图2描述本发明的热能回收系统，该系统中的压力维持机构103包括：

氮气存储罐1031，用于存储氮气，氮气存储罐包括维持入口和维持出口。其中，维持入口通过第七管路与第二储罐102的第一输出端连接，第七管路上设有氮气压缩机1032；维持出口通过第八管路与第二储罐102的第一输入端连接，第八管路上设有氮气膨胀机1033。

在该系统开机准备工作过程中，通过第八管路上设置的氮气膨胀机1033，向第二储罐102内充入氮气，以维持第二储罐102内压力稳定。当本发明的热能回收系统持续地回收储能换热侧的热能时，第一储罐101中常温常压的换热介质换热后进入第二储罐102中并挤占第二储罐102内部空间，使得第二储罐102内的压力升高，此时可开启第七管路上设置的氮气压缩机1032，利用氮气压缩机1032将第二储罐102中氮气压缩至氮气存储罐1031中。当本发明的热能回收系统为释能换热侧提供之前存储的热能时，第二储罐102中高温高压的换热介质被抽出以加热释能换热侧的空气或者二氧化碳，由于换热介质持续地从第二储罐102中流出，第二储罐102内温度降低，压力也随之降低，此时开启四管路上设置的氮气膨胀机1033，氮气存储罐1031内存储的高压氮气进入氮气膨胀机1033做功降压后，氮气进入第二储罐102中以维持第二储罐102的压力。

在本实施例中，为了能够让氮气压缩机1032和氮气膨胀机1033稳定地工作，并起到调节压力的作用，氮气存储罐1031压力为第二储罐102中压力的5-7倍。

需要说明的是，通过氮气膨胀机1033需要保证进入第二储罐102的氮气压力始终高于第二储罐102中换热介质的气化压力，以保证第二储罐102中的压力稳定，从而实现第二储罐中102的换热介质始终保持液态。

通过压力维持机构103与压缩储能系统同步储能和同步释能，既提高了系统容量，又能保证第二储罐102内压力和温度符合设计要求，并从而实现第二储罐102中的换热介质始终保持液态。

下面结合图3描述本发明的压缩储能系统，该系统包括：

储能子系统，具有储能换热侧；释能子系统，具有释能换热侧；上述的本发明的热能回收系统，热能回收系统适用于与储能换热侧和释能换热侧交换热能。

本发明以压缩二氧化碳储能为例进行说明，本发明的压缩储能系统具体包括：

第三储罐201；用于压缩储能的第二压缩机202，第三储罐201与第二压缩机202连接；用于进行换热的第一冷却器203，第二压缩机202与第一冷却器203连接；用于压缩储能的第三压缩机204，第一冷却器203与第三压缩机204连接；用于进行换热的第二冷却器205，第三压缩机204与第二冷却器205连接；第四储罐206，与第二冷却器205连接；用于进行换热的第一加热器207，第四储罐206与第一加热器207连接；用于释能能量的第一透平机208，第一加热器207与第一透平机208连接；用于进行换热的第二加热器209，第一透平机208与第二加热器209连接；用于释能能量的第二透平机210，第二加热器209与第二透平机210连接；用于冷却二氧化碳的流体冷却器211，设置在第二透平机210与第三储罐201之间。

其中，第三储罐201、第二压缩机202、第一冷却器203、第三压缩机204、第二冷却器205和第四储罐206构成了本发明的压缩储能系统中的储能子系统；第四储罐206、第一加热器207、第一透平机208、第二加热器209、第二透平机210、流体冷却器211和第三储罐201构成了本发明的压缩储能系统中的释能子系统。

在本发明一些可能的实施例中，储能和释能换热侧均可以设置为多级设备，储能换热侧的每一级设备包括配套使用的压缩单元(例如，第二压缩机202、第三压缩机204等)以及冷却单元(例如，第一冷却器203、第二冷却器205等)，第二管路均与冷却单元的换热输入端连接，第三管路均与冷却单元的换热输出端连接。释能换热侧的每一级设备包括配套使用的膨胀单元(例如，第二压缩机202、第三压缩机204等)以及加热单元(例如，第一冷却器203、第二冷却器205等)，第四管路均与加热单元的换热输入端连接，第六管路均与加热单元的换热输出端连接。

储能时，来自第三储罐201的二氧化碳以气态或液态形式进入第二压缩机202被压缩后温度和压力升高，第二压缩机202出口的高温二氧化碳进入第一冷却器203与换热介质换热，气态或超临界态二氧化碳被冷却后再进入第三压缩机204再次压缩，第三压缩机204出口的高温二氧化碳进入第一冷却器205与换热介质换热，被冷却的二氧化碳以气态或液态储存在第四储罐206中；释能时，第四储罐206中的二氧化碳先被送往第一加热器207与换热介质换热被加热，随后进入第一透平机208中膨胀做功，第一透平机208出口的气态或超临界态二氧化碳再进入第二加热器209与换热介质换热，二氧化碳被加热之后进入第二透平机210中膨胀做功，第二透平机210出口的气态或超临界态二氧化碳经流体冷却器211冷却后存储在第三储罐201中。

作为本发明实施例的一种可选实施方式，第三储罐201至第二压缩机202、第二压缩机202至第一冷却器203、第一冷却器203至第三压缩机204、第三压缩机204至第二冷却器205、第二冷却器205至第四储罐206之间连接的管路上可以设置适用于控制流体流通的控制阀门，第四储罐206与第一加热器207、第一加热器207至第一透平机208、第一透平机208至第二加热器209、第二加热器209至第二透平机210、第二透平机210至流体冷却器211、流体冷却器211至第三储罐201之间连接的管路上也可以设置适用于控制流体流通的控制阀门。

作为本发明实施例的一种可选实施方式，流体冷却器211可以选用冷凝器、冷却器等冷却设备。

当用户处于用电低谷时，将压缩储能系统的储能子系统中的各个控制阀门也就是第三储罐201至第二压缩机202、第二压缩机202至第一冷却器203、第一冷却器203至第三压缩机204、第三压缩机204至第二冷却器205、第二冷却器205至第四储罐206之间连接的管路上的控制阀门开启，其余控制阀门关闭，储能子系统开始工作。低压的二氧化碳从第三储罐201流向第二压缩机202完成第一次压缩过程，并伴随二氧化碳的升温，经由第一冷却器203与第一储罐101提供的高压常温的换热介质交换热能后，流入第三压缩机204完成第二次压缩过程，并伴随二氧化碳的升温，经由第二冷却器205与高压低温的换热介质交换热能，被冷却的二氧化碳以高压液态或超临界态储存在第四储罐206中，此时高压低温的换热介质获得二氧化碳所提供的热能变为高压高温换热介质并存储在第二储罐102中。

当用户处于用电高峰时，将压缩储能系统的释能子系统中的各个控制阀门也就是第四储罐206与第一加热器207、第一加热器207至第一透平机208、第一透平机208至第二加热器209、第二加热器209至第二透平机210、第二透平机210至流体冷却器211、流体冷却器211至第三储罐201之间连接的管路上的控制阀门开启，其余控制阀门关闭，释能子系统开始工作。高压的二氧化碳从第四储罐206流经第一加热器207获得热能后，流向第一透平机208完成膨胀做功过程并发电供给用户，之后，流经第二加热器209获得热能后，流向第二透平机210完成膨胀做功过程并发电供给用户，最后经由流体冷却器211冷却后进入第三储罐201中进行存储。此时第二储罐102中的高压高温的换热介质在第一加热器207、第二加热器208处由于为二氧化碳供给热能变为高压低温的换热介质，成为高压常温或者高压低温的换热介质，之后直接存储在第一储罐101中或者经减压后存储在第一储罐101中。

在本实施例中，以换热介质选用软化水为例，高温指的是超过100℃，低温指的是介于常温至100℃之间。经过与第一加热器207、第二加热器208换热后，换热介质的温度被冷却至50-60℃，随后储存在第一储罐101中自行冷却至常温，或者经过减压阀107降压降温后存在第一储罐101中。

本发明的压缩储能系统的储能过程和释能过程往复运行以实现发电与用电的时差匹配。

下面结合图4描述本发明的热能回收方法，该方法是基于本发明的热能回收系统实现的，该方法包括：

S14、当压缩储能系统储能时，第一储罐101中存储的换热介质流出，通过升压并超过第一预设压力后，与压缩储能系统的储能换热侧交换热能，换热介质换热后流入第二储罐102中进行存储。

S16、当压缩储能系统释能时，第二储罐102中存储的换热介质流出，并与压缩储能系统的释能换热侧交换热能，换热介质换热后换流入第一储罐中101进行存储。

本发明实施例提供的热能回收方法，由于在与储能子系统的储能换热侧交换热量前，换热介质会被升压至超过第一预设压力，因此，在第一储罐101、第二储罐102存储以及与压缩储能系统交换热能时均保持液态的形态，通过采用这样的设置，能够保持换热介质始终处于液态状态，既能够极大地提高了换热效率，又可以选用沸点更低的介质作为换热介质，例如软化水，大幅度降低热能回收系统的成本和造价，同时，在后期更换或者补充新的换热介质也更为便利，具有更好的经济性，有利于热能回收系统在压缩储能领域的落地。

下面结合图5描述本发明的热能回收方法，该方法还包括：

S15、压缩储能系统储能时，通过氮气压缩机1032，将第二储罐102中的氮气压缩通入氮气存储罐1031，使得第二储罐102中的压力超过第一预设压力且不超过第二预设压力，第二预设压力超过第一预设压力，第二预设压力为第二储罐102的最大安全存储压力，由制备第二储罐102的材质所决定。

S17、压缩储能系统释能时，通过氮气膨胀机1033，将氮气存储罐1031中的氮气膨胀通入第二储罐102中，使得第二储罐102中的压力超过第一预设压力且不超过第二预设压力。

通过压力维持机构103与压缩储能系统同步储能和同步释能，既提高了系统容量，又能保证第二储罐102内压力和温度符合设计要求，并从而实现第二储罐102中的换热介质始终保持液态

下面结合图6描述本发明的热能回收方法，在与压缩储能系统交换热能之前，该方法还包括：

S11、关闭开关阀105，向第二储罐102中通入常温常压的换热介质，直至充满第二储罐102。

S12、开启开关阀105，利用排气泵106将第二储罐102中存储的换热介质排至第一储罐101中以及利用氮气膨胀机1033向第二储罐102中注入氮气，直至第二储罐102中换热介质被排空。

在输送换热介质的同时利用氮气膨胀机1033注入氮气，以维持第二储罐102内的压力不会太低，避免第二储罐102内部压力过低例如真空失压导致变形或毁坏。

S13、通过氮气膨胀机1033，向第二储罐102中充满氮气，并使得第二储罐102中的压力超过第一预设压力且不超过二预设压力。

步骤S11至步骤S13为热能回收系统开机前的准备工作，通过步骤S11至步骤S13可实现热能回收系统中空气被完全排空，从而保证运行中无氧气参与，避免各个设备以及管路受到高温氧化腐蚀。

图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(Communications Interface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑命令，以执行热能回收方法，该方法包括：

当所述压缩储能系统储能时，所述第一储罐中存储的所述换热介质流出，通过升压并超过所述第一预设压力后，与所述压缩储能系统的所述储能换热侧交换热能，并流入所述第二储罐中进行存储；

当所述压缩储能系统释能时，所述第二储罐中存储的所述换热介质流出，并与所述压缩储能系统的所述释能换热侧交换热能，并流入所述第一储罐中进行存储。

此外，上述的存储器330中的逻辑命令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的热能回收方法，该方法包括：

当所述压缩储能系统储能时，所述第一储罐中存储的所述换热介质流出，通过升压并超过所述第一预设压力后，与所述压缩储能系统的所述储能换热侧交换热能，并流入所述第二储罐中进行存储；

当所述压缩储能系统释能时，所述第二储罐中存储的所述换热介质流出，并与所述压缩储能系统的所述释能换热侧交换热能，并流入所述第一储罐中进行存储。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的热能回收方法，该方法包括：

当所述压缩储能系统储能时，所述第一储罐中存储的所述换热介质流出，通过升压并超过所述第一预设压力后，与所述压缩储能系统的所述储能换热侧交换热能，并流入所述第二储罐中进行存储；

当所述压缩储能系统释能时，所述第二储罐中存储的所述换热介质流出，并与所述压缩储能系统的所述释能换热侧交换热能，并流入所述第一储罐中进行存储。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种热能回收系统，其特征在于，所述系统包括：

第一储罐和第二储罐，所述第一储罐用于存储常压的换热介质，所述第二储罐用于存储超过第一预设压力的所述换热介质；所述第一预设压力为压缩储能系统在储能时最大加热温度对应的饱和压力；

所述第一储罐流出的所述换热介质通过升压并超过所述第一预设压力后，与所述压缩储能系统的储能换热侧交换热能，并流入所述第二储罐中进行存储；所述第二储罐中存储的所述换热介质通过压力维持机构保持超过所述第一预设压力；

所述第二储罐流出的所述换热介质，与所述压缩储能系统的释能换热侧交换热能，并流入所述第一储罐中进行存储；

所述换热介质在第一、第二储罐存储以及与所述压缩储能系统交换热能时均保持液态的形态。

2.根据权利要求1所述的热能回收系统，其特征在于，该系统还包括：

升压泵，所述升压泵通过第一管路与所述第一储罐的输出端连接，所述升压泵通过第二管路与所述储能换热侧连接；

所述升压泵适用于将所述第一储罐流出的所述换热介质的压力调节至超过所述第一预设压力。

3.根据权利要求1所述的热能回收系统，其特征在于，该系统还包括：

开关阀，设置在所述第二储罐的第一输出端与所述释能换热侧连接的第四管路上。

4.根据权利要求3所述的热能回收系统，其特征在于，该系统还包括：

排气泵，设置在所述第二储罐的第一输出端与所述开关阀连接的第五管路上。

5.根据权利要求4所述的热能回收系统，其特征在于，该系统还包括：

减压阀，设置在所述第一储罐的输入端与所述释能换热侧连接的第六管路上。

6.根据权利要求1所述的热能回收系统，其特征在于，所述压力维持机构包括：

氮气存储罐，用于存储氮气，所述氮气存储罐包括维持入口和维持出口；

所述维持入口通过第七管路与所述第二储罐的第一输出端连接，所述第七管路上设有氮气压缩机；

所述维持出口通过第八管路与所述第二储罐的第一输入端连接，所述第八管路上设有氮气膨胀机。

7.一种压缩储能系统，其特征在于，所述系统包括：

储能子系统，具有储能换热侧；

释能子系统，具有释能换热侧；

权利要求1-6中任一项所述的热能回收系统，所述热能回收系统适用于与所述储能换热侧和所述释能换热侧交换热能。

8.一种基于权利要求1-6任一项所述热能回收系统实现的热能回收方法，其特征在于，包括：

当所述压缩储能系统储能时，所述第一储罐中存储的所述换热介质流出，通过升压并超过所述第一预设压力后，与所述压缩储能系统的所述储能换热侧交换热能，并流入所述第二储罐中进行存储；

当所述压缩储能系统释能时，所述第二储罐中存储的所述换热介质流出，并与所述压缩储能系统的所述释能换热侧交换热能，并流入所述第一储罐中进行存储。

9.根据权利要求8所述的热能回收方法，其特征在于，该方法还包括：

所述压缩储能系统储能时，通过所述氮气压缩机，将所述第二储罐中的氮气压缩通入所述氮气存储罐，使得所述第二储罐中的压力超过所述第一预设压力且不超过所述第二预设压力；所述第二预设压力超过所述第一预设压力；

所述压缩储能系统释能时，通过所述氮气膨胀机，将所述氮气存储罐中的氮气膨胀通入所述第二储罐中，使得所述第二储罐中的压力超过所述第一预设压力且不超过所述第二预设压力。

10.根据权利要求8所述的热能回收方法，其特征在于，在与所述压缩储能系统交换热能之前，该方法还包括：

关闭所述开关阀，向所述第二储罐中通入常温常压的所述换热介质，直至充满所述第二储罐；

开启所述开关阀，利用所述排气泵将所述第二储罐中存储的所述换热介质排至所述第一储罐中以及利用所述氮气膨胀机向所述第二储罐中注入氮气，直至所述第二储罐中换热介质被排空；

通过所述氮气膨胀机，向所述第二储罐中充满氮气，并使得所述第二储罐中的压力超过所述第一预设压力且不超过所述第二预设压力。

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