CN117073435B - 气液两相储能系统、控制方法及控制模块 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种气液两相储能系统、控制方法及控制模块，气液两相储能系统包括：储液件与储气件，储液件用于储存液态工质，储气件用于储存常压气态工质；储能组件与释能组件，储能组件通过管道连通于储液件的入口与储气件的出口之间，释能组件通过管道连通于储液件的出口与储气件的入口之间；集冷组件，连通于储液件与储能组件之间；以及增压组件，增压组件与储液件连通，增压组件用于收集外界余热以提升储液件内的压力。上述气液两相储能系统，通过集冷组件利用外界余冷对工质进行降温冷凝、增压组件对工质进行升温增压的方式不会额外增加气液两相储能系统的能量消耗，既降低了压缩机的能耗，又利用了外部余冷、余热资源，实现了能量综合利用。

Description

气液两相储能系统、控制方法及控制模块

技术领域

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

背景技术

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。

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。

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。

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。

发明内容

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。

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二氧化碳，所述储气件用于储存常压气态二氧化碳；

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，用于将常压气态二氧化碳压缩为预设压力气态二氧化碳；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，用于将液态二氧化碳转化为气态二氧化碳并膨胀做功；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二氧化碳冷凝为液态二氧化碳并降低所述储能组件的出口设计压力，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二氧化碳对应的冷凝温度；

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二氧化碳的预设压力提高至储能压力。

东北、新疆、内蒙古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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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，所述换热器用于将二氧化碳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。

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二氧化碳压力和/或温度。

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。

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二氧化碳的流量，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二氧化碳时克服沿程阻力。

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。

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二氧化碳。

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/或温度。

本申请还提供一种上述气液两相储能系统的控制方法，包括如下步骤：

获取储液件内的当前压力；

当所述储液件内的所述当前压力低于额定储能压力时，获取外界余热对所述储液件内的液态二氧化碳进行加热升压，直至所述储液件内的所述当前压力等于所述额定储能压力。

上述气液两相储能系统的控制方法，能够使用外界的余热对储液件内工质进行升温并且增压，将外界余热转化为工质的压力能和内能，如此在释能过程中，储液件出口工质的压力能远大于冷凝器出口工质压力能，故与冷凝器出口工质相比，经自增压后储液件出口工质做功能力更强，并且使用余热对工质进行升温增压的方式减少储能系统能耗，提高气液两相储能系统的系统效率，降低系统运行成本。

本申请还提供一种控制模块，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

在控制模块的控制下，能够使用外界的余热对储液件内部分工质进行升温并且增压，将外界余热转化为工质的压力能和内能，如此在释能过程中，储液件出口工质的压力能远大于冷凝器出口工质压力能，故与冷凝器出口工质相比，经自增压后储液件出口工质做功能力更强，并且使用余热对工质进行升温增压的方式减少系统能耗，提高气液两相储能系统的系统效率，降低气液两相储能系统的运行成本。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中所述的气液两相储能系统的系统流程图一。

图2为一实施例中所述的气液两相储能系统的系统流程图二。

图3为一实施例中所述的气液两相储能系统的系统流程图三。

图4为一实施例中所述的气液两相储能系统的系统流程图四。

图5为一实施例中所述的气液两相储能系统的系统流程图五。

图6为一实施例中所述的气液两相储能系统的控制方法流程图。

附图标记说明：

100、气液两相储能系统；110、储液件；111、第四检测件；112、换热管；120、储气件；130、储能组件；131、预热器；132、压缩机；133、储能换热器；140、释能组件；141、释能换热器；142、膨胀机；143、回热器；150、增压组件；151、换热器；152、驱动件；153、第一管路；154、第二检测件；155、第三检测件；156、第二管路；157、第一检测件；158、调节件；159、第三管路；160、集冷组件；171、第一阀门；172、第二阀门；173、第三阀门；174、第四阀门；200、外界余热；300、外界余冷。

实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

气液两相二氧化碳储能系统在东北、新疆、内蒙古等高纬度地区的钢铁、水泥、冶金等行业中应用时，这些应用环境中存在大量的环境余热和余冷资源。

本申请提供一种气液两相储能系统100，可对应用环境中存在的环境余热和余冷资源进行有效利用，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。

请参阅图1，图1为一实施例中的气液两相储能系统100的系统流程图一，本申请一实施例提供的一种气液两相储能系统100，气液两相储能系统100包括储液件110、储气件120、储能组件130、释能组件140、集冷组件160以及增压组件150。

具体地，储液件110用于储存液态工质，储气件120用于储存常压气态工质，储能组件130通过管道连通于储液件110的入口与储气件120的出口之间，储能组件130用于将从储气件120输出的常压气态工质压缩为预设压力气态工质。释能组件140通过管道连通于储液件110的出口与储气件120的入口之间，释能组件140用于将储液件110输出的液态工质转化为气态工质并膨胀做功。集冷组件160连通于储液件110与储能组件130之间，用于收集外界余冷300将储能组件130的出口的预设压力气态工质冷凝为液态工质，其中外界余冷300的温度低于储能组件130的出口的预设压力气态工质对应的冷凝温度。增压组件150与储液件110连通，用于收集外界余热200以将储液件110内工质的预设压力提高至储能压力。

其中，气液两相储能系统100内的工质可以为二氧化碳、空气或其它气体介质。具体在本实施例中，工质为二氧化碳。外界余热200可以为气液两相储能系统100的配套生产设备的废热和余热，例如钢铁、水泥、冶金、发电行业产生的大量余热和废热，外界余热200可以直接通过增压组件150与本系统储液件110内储能工质进行热量交换，以将外界环境中的热能转化为储能工质压力能实现增压作用。

储液件110可以为储液罐、储液腔体、储液槽体或其它能够用于储存液态工质的结构。由于其具体结构不是本申请的主要改进点，具体结构可参阅现有的产品类型。

储气件120可以为储气库、储气室、储气仓或其它能够用于储存气态工质的结构，由于其具体结构不是本申请的主要改进点，具体结构可参阅现有的产品类型。具体在本实施例中，储气件120为储气库。

上述气液两相储能系统100，在储能过程中，储气件120内气态工质通过储能组件130实现升压，升压后的工质经过集冷组件160在外界余冷300作用下冷凝液化为液态，因为外界余冷300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130中压缩机132的设计压力降低，既减少了压缩机132的功耗，又降低了压缩机132的造价成本，即降低储能组件130的出口的气态工质预设压力，利用较低的外界余冷300对工质实现冷凝。

在释能过程前，由于增压组件150的加入，能够使用外界余热200对储液件110内液态工质进行升温并且增压，将外界余热200的热能转化为液态工质的压力能和内能。

在释能过程中，储液件110中的液态工质经释能组件140加热至释能额定运行要求后进行释能，驱动释能组件140的膨胀机142做功或发电，膨胀机142出口气体返回储气件120，待下次气液两相储能系统100运行做准备。

如此，通过集冷组件160和增压组件150的设置，使气液两相储能系统100在运行过程中，可将储能组件130中压缩机132出口设计压力P1降低，即将储能组件130出口的气态工质预设压力降低，压缩机132功耗降低。然而，因为随着工质压力降低，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T2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132出口的气态工质进行冷凝，可以省略制冷机组。

而后，经过增压组件150的设置，利用外界余热200对储液件110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P2，实现自增压至满足气液两相储能系统100释能运行所需压力。

综上，通过集冷组件160利用外界余冷对工质进行降温冷凝，降低储能组件130中压缩机132的出口设计压力P1，降低了压缩机132的能耗，增压组件150利用外界余热200对工质进行升温增压的方式，保持储液件110内储存的工质其设计的储能压力P2不变，即P2>P1，利用外部余冷、余热资源，提高气液两相储能系统100的效率，实现了能量综合利用。

在一个实施例中，请参阅图1，当储液件110内的当前压力低于额定储能压力时，储液件110内的液态工质流经增压组件150回到储液件110内，从而增加储液件110内的压力直至储液件110内的当前压力达到额定储能压力。

储能组件130包括至少一个压缩机132，请参阅图1，以一个压缩机132为例，压缩机132通过管道连通于储能换热器133与储气件120的出口之间，压缩机132用于对气态工质进行压缩。如此，在储能阶段，储气件120内的气态工质通过压缩机132实现升温升压。

进一步地，请参阅图1，储能组件130还包括至少一个储能换热器133。储能换热器133通过管道连通于储液件110的入口与压缩机132的出口之间，储能换热器133用于将通过压缩机132实现升温升压的工质降温。如此，在储能阶段，工质经储能换热器133作用后温度降低。可选地，储能换热器133利用外界余冷300对工质进行降温。

更进一步地，请参阅图1，储能组件130还包括预热器131，预热器131通过管道连通于压缩机132的入口与储气件120的出口之间。如此，储气件120内的气态工质通过预热器131预热到压缩机132的设计温度后再进行压缩，有利于降低压缩机132的功耗。可选地，预热器131利用外界余热200对工质进行升温。在一些实施例中，连接预热器131和压缩机132的管道上还设有第一阀门171，第一阀门171可在开启状态和关闭状态之间切换，用于控制预热器131和压缩机132的通断。

在一个实施例中，释能组件140包括至少一个释能换热器141，请参阅图1，以一个释能换热器141为例，释能换热器141通过管道连通于所述储液件110的出口与储气件120的入口之间。在某些实施例中，释能换热器141用于对工质换热升温，提高做功工质的温度，可选地，释能换热器141利用外界余热200对储液件110出口的液态工质进行升温。在某些实施例中，释能换热器141用于对工质换热蒸发和升温，提高做功工质的温度，可选地，释能换热器141利用外界余热200对储液件110出口的液态工质进行蒸发和升温。在一些实施例中，连接释能换热器141和储液件110之间的管道上还设有第二阀门172，第二阀门172可在开启状态和关闭状态之间切换，用于控制释能换热器141和储液件110的通断。

进一步地，释能组件140还包括至少一个膨胀机142，请参阅图1，以一个膨胀机142为例，膨胀机142连通于释能换热器141与储气件120的入口之间，通过膨胀机142可以使得工质对外做功。

更进一步地，请参阅图1，释能组件140还包括回热器143。回热器143通过管道连通于膨胀机142与储气件120的入口之间。为进一步保证储气件120的工作温度安全要求，设置回热器143进一步将膨胀机142出口的二氧化碳冷却以降温，例如降温至常温。

在释能膨胀阶段，储液件110内的液态工质经释能换热器141加热至释能额定运行要求后进入膨胀机142，在释压和换热过程中，高温高压气态工质在膨胀机142进行等熵膨胀，气体体积增大，压强降低，温度降低，气态工质驱动膨胀机142对外做功，或者膨胀机142连接发电机，气态工质驱动膨胀机142对外发电，膨胀机142出口的气态工质经回热器143后完成热量回收后返回储气件120存储，待下次气液两相储能系统100的运行做准备。

在某些实施例中，如图5所示，在释能膨胀阶段，增压组件150可以代替释能换热器141，对储液件110内的液态工质进行蒸发和升温。储液件110内的液态工质经换热器151加热至释能额定运行要求后进入膨胀机142，在释压和换热过程中，高温高压气态工质在膨胀机142进行等熵膨胀，气体体积增大，压强降低，温度降低，气态工质驱动膨胀机142对外做功，或者膨胀机142连接发电机，气态工质驱动膨胀机142对外发电，膨胀机142出口的气态工质经回热器143后完成热量回收后返回储气件120存储，待下次气液两相储能系统100的运行做准备。在本实施例中，换热器151利用外界余热200对储液件110内的液态工质进行蒸发和升温。

在某些实施例中，在释能膨胀阶段，增压组件150利用外界余热200对储液件110内的液态工质进行蒸发为气态二氧化碳，释能换热器141用于对工质换热升温。

增压组件150是对储液件110内工质进行增压的部件。具体地，增压组件150包括换热器151，以供外界余热200流入对液态工质进行蒸发和升温升压。

具体地，换热器151通过管道连通于储液件110的入口和出口之间，换热器151用于将部分液态工质和外界余热200进行热交换，使得储液件110内工质达到额定储能压力。如此，通过设置换热器151，能够利用外界余热200的热量，将液态工质转换为气态工质，并升温升压。

进一步地，请参阅图1，增压组件150还包括驱动件152，驱动件152连通于储液件110的入口与换热器151之间，驱动件152用于输送液态工质时克服沿程阻力。更进一步地，增压组件150还包括第一管路153。驱动件152与换热器151通过第一管路153连通于储液件110的入口和出口之间，驱动件152用于驱使液态工质从储液件110进入到换热器151，工质经外界余热200蒸发为气态工质并升温升压后回流至储液件110。例如，驱动件152为泵体。

如此，在储液件110升压阶段，储液件110内液态工质经驱动件152驱动，液态工质从换热器151的冷流体入口进入换热器151内与从换热器151的热流体入口进入的外界余热200进行换热，液态工质被加热蒸发为气态工质并升温升压后经第一管路153进入储液件110中，伴随着持续不断的升温升压的气态工质进入，储液件110内的压力逐步上升至额定储能压力。

请参阅图1与图2，图2示出了本申请另一实施例中的气液两相储能系统100的系统流程图二。

在一些实施例中，请参阅图1与图2，增压组件150包括第一检测件157和调节件158，第一检测件157通过第一管路153连通于换热器151的出口与储液件110之间，第一检测件157用于检测第一管路153中的压力和/或温度，调节件158通过第二管路156连通于外界余热200与换热器151之间，调节件158与第一检测件157控制连接，第一检测件157能够产生控制信号，调节件158用于根据控制信号调节外界余热200的流量。例如，调节件158为流量调节阀。第一检测件157为温度传感器、压力传感器中的至少一种。

通过设置第一检测件157，可检测第一管路153中的压力和/或温度，从而产生控制信号以灵活调节外界余热200的流量，保证储能系统的正常运行。

进一步地，请参阅图2，第三阀门173通过第一管路153连通于换热器151与储液件110的出口之间，第三阀门173可在开启状态和关闭状态之间切换以连通或断开换热器151与储液件110。因此，通过第三阀门173能够自动控制工质的流动，当工质经换热器151加热和增压达到预设压力或温度时，开启第三阀门173使得液态工质回到储液件110内，有利于提高增压组件150的工作可靠性和稳定性。

在一些实施例中，请参阅图2，增压组件150包括第二检测件154、第三检测件155及第二管路156。第二检测件154连接于驱动件152与换热器151之间，第二检测件154用于检测液态工质的流量，根据外界余热200的温度和流量调节液态工质的流量，提高增压过程的稳定性和工作效率。第二管路156与换热器151连通，外界余热200通过第二管路156进入换热器151，第三检测件155设置于第二管路156上，第三检测件155位于调节件158和外界余热200之间，第三检测件155用于检测外界余热200的流量，从而通过检测的外界余热200的流量数据利用调节件158调节外界余热200流量的使用大小，提高气液两相储能系统100运行的安全性。

在一些实施例中，请参阅图2，第二管路156上设置第一检测件157，用于检测外界余热200的温度。

在一些实施例中，第二检测件154、第三检测件155均为流量计。

与上述实施例不同的是，请参阅图3，图3示出了本申请一个实施例中所述的气液两相储能系统的系统流程图三。在另一个实施例中，增压组件150包括第三管路159、换热管112以及第四阀门174，换热管112位于储液件110内，第三管路159与换热管112连通，第四阀门174设于第三管路159上并位于储液件110和外界余热200之间，用于控制第三管路159的通断。外界余热200通过第三管路159经第四阀门174进入换热管112，换热管112用于对储液件110内的工质进行增压和/或升温。

因此，通过外界余热200对储液件110内的换热管112进行换热从而实现升温增压，使得储液件110内的压力达到额定储能压力，有利于提高换热效率，减少外界余热200的损失。

在一个实施例中，请参阅图1，集冷组件160是系统对工质冷凝的部件，起到使工质从气态转变为液态的作用。具体地，集冷组件160包括但不限于冷凝器等具备冷凝作用的工程设备，本实施例不对此进行限制。

具体在一实施例中，集冷组件160包括冷凝器，冷凝器用于在外界余冷300的作用下对从储能组件130流出的工质进行冷凝作用。因此，在储能压缩阶段，储能换热器133出口的高压常温的气态工质经集冷组件160在外界余冷300作用下冷凝为液体并存储至储液件110内。利用外界余冷300进行冷凝不会增加能耗，且能够提高冷凝液化的效率，从而提高系统运行效率。

其中，外界余冷300可以为应用场景中的冷能，如高纬度和高寒地区的气温带来的冷量与室外水，或者与气液两相储能系统100配套工作的生产设备中换热设备带来的冷量。

请继续参阅图1，在一个实施例中，气液两相储能系统100还包括第四检测件111，第四检测件111与储液件110连通，第四检测件111用于检测储液件110内的压力和/或温度。

需要说明的是，第四检测件111用于检测储液件110内的压力和/或温度应理解为，第四检测件111能够具有不同的检测功能：在一个实施中，第四检测件111用于检测储液件110内的温度。在另一个实施例中，第四检测件111能够检测储液件110内的压力。在其他实施例中，第四检测件111既能够检测储液件110内部的温度，也能够检测储液件110内的压力。

具体地，请参阅图1与图2，第四检测件111包括温度传感器和压力传感器。温度传感器用于检测储液件110内的温度，压力传感器用于检测储液件110内的压力。因此，能够更好地监控储液件110内的温度和压力情况，从而调节气液两相储能系统100的运行参数，提高运行效率。

如此，通过第一检测件157、调节件158、第二检测件154、第三检测件155以及第四检测件111的协同作用，能够实现自增压循环控制。例如，根据储液件110的内部工质的温度、压力与外界余热200的温度、压力等工艺参数，按照第二检测件154检测的储液件110的出口工质流量、储液件110的内部工质升温、升压要求，设定换热器151的出口工质的目标温度与目标压力，通过驱动件152调节储液件110的出口工质流量、以及通过调节件158调整外界余热200的流量，最终实现换热器151的出口工质的温度、压力能够按照储液件110的出口工质流量、温度、压力等参数实现自动增压循环。

进一步地，请参阅图4，图4示出了本申请一个实施例中所述的气液两相储能系统100的系统流程图四。在一个实施例中，第四阀门174与第四检测件111电性连接。因此，第四检测件111能够对储液件110内的工质进行实时监控，当储液件110内的压力和温度达到预设值时，第四检测件111能够通过控制第四阀门174的开闭，来实现外界余热200的通断，从而保证系统运行的安全性。

请参阅图6，本申请提供一种气液两相储能系统100的控制方法，包括以下步骤：

S110：压缩并冷凝气态工质。

具体地，储气件120内的气态工质进入预热器131预热，预热后的气态工质经压缩机132压缩，压缩后的气态工质经储能换热器133换热降温后经过集冷组件160，在外界余冷300作用下冷凝为液体后储存至储液件110中。

S120：获取储液件110内的当前压力。

具体地，第四检测件111检测储液件110内的当前压力。

S130：当储液件110内的当前压力低于额定储能压力时，获取外界余热200对储液件110内的液态工质进行加热升压，直至储液件110内的当前压力等于额定储能压力。

具体地在一实施例中，参考图1或图2，当第四检测件111获取储液件110内的当前压力低于额定储能压力时，储液件110内液态工质经驱动件152驱使进入换热器151，其与外界余热200进行换热后气化；因储液件110的内部容积不变，换热器151出口的升温升压气态工质比储液件110内部压力高，经第一管路153返回储液件110内，储液件110的内部压力不断增加，通过这一过程增加储液件110内的压力，直至储液件110内的当前压力达到额定储能压力。

具体在另一实施例中，在储能阶段，外界余热200进入储液件110内的换热管112，换热管112对储液件110内的部分液态工质进行加热蒸发为气态工质并升温增压，增加储液件110内的压力直至储液件110内的当前压力达到额定储能压力。

S140：获取液态工质流入增压组件150的当前流量和外界余热200的当前流量。

具体地，第二检测件154检测液态工质流入增压组件150的当前流量，第三检测件155检测外界余热200的当前流量。

S150：根据额定储能压力调节液态工质的当前流量和外界余热200的当前流量。

具体地，根据额定储能压力，结合控制泵体例如驱动件152进行液态工质的当前流量调节，利用调节件158调节外界余热200的当前流量大小。

S160：驱动储液件110内的液态工质进入释能组件140释压换热后回到储气件120。

具体地，储液件110内的液态工质经释能换热器141加热至释能额定运行要求后进入膨胀机142，释压和换热过程驱动膨胀机142使其做功，对外发电，膨胀机142出口的气态工质经回热器143完成热量回收后返回储气件120存储，待下次气液两相储能系统100的运行做准备。

本申请还提供一种控制模块，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

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二氧化碳，所述储气件用于储存常压气态二氧化碳；

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，用于将常压气态二氧化碳压缩为预设压力气态二氧化碳；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，用于将液态二氧化碳转化为气态二氧化碳并膨胀做功；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二氧化碳冷凝为液态二氧化碳并降低所述储能组件的出口设计压力，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二氧化碳对应的冷凝温度；

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二氧化碳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，所述换热器用于将二氧化碳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二氧化碳压力和/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所述的气液两相储能系统，其特征在于，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二氧化碳的流量，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二氧化碳时克服沿程阻力。

6.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管，所述换热管位于所述储液件内并连接外界余热。

7.根据权利要求1-6任一项所述的气液两相储能系统，其特征在于，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二氧化碳。

8.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/或温度。

9.一种如权利要求1至8任一项所述的气液两相储能系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取储液件内的当前压力；

当所述储液件内的所述当前压力低于额定储能压力时，获取外界余热对所述储液件内的液态二氧化碳进行加热升压，直至所述储液件内的所述当前压力等于所述额定储能压力。

10.一种控制模块，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，

所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求9所述的方法的步骤。