WO2023142718A1 - 一种内循环式笼形水合物蓄冷系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种内循环式笼形水合物蓄冷系统及方法，工业制冷领域，包括冷水机组、水合物蓄冷槽、气流扰动装置、浓度测量系统、取冷系统、直流电源及电路控制系统、系统监控装置。冷水机组提供低温载冷剂，流经水合物蓄冷槽内的蒸发器盘管完成换热，气流扰动装置诱导水合物成核，浓度测量系统实时监测水合物溶液浓度，取冷系统配备带风机的翅片管换热器，提高蓄冷系统供冷效率，系统监控装置通过多个温压传感器模块实时监测系统状态变化，此外本发明通过调节阀门开关，可实现多种供冷模式，满足不同应用场景，本发明依靠蓄冷槽内部气体提供内循环气体扰动，促进水合物相变储能，提高蓄冷效率，具有高效的电力节能调峰优点。

Description

一种内循环式笼形水合物蓄冷系统及方法 技术领域

本发明涉及到工业制冷、储能、电力调峰等领域，具体说是一种内循环式笼形水合物蓄冷系统及方法。

背景技术

随着我国电力供求矛盾日渐尖锐，蓄冷储能技术在中央空调等领域的应用日显迫切。目前通常采用的蓄冷工质有：水、冰、共晶盐和水合物。水蓄冷这类非相变蓄冷工质是利用自身的显热来存储冷量，所以蓄冷密度小，占地空间大，已经逐渐被淘汰。以冰蓄冷为代表的相变蓄冷工质存在蓄冷温度低、蓄冷系统运行效率低，能耗损失严重的问题，在满足相同冷负荷需求的情况下，冰蓄冷空调的综合能耗要比普通冷水机组高30%左右。对比传统的蓄冷工质，例如水、冰和共晶盐，气体水合物蓄冷具有更高的储冷密度和传热效率，成本较低。但现有水合物蓄冷技术普遍面临着水合物成核过程缓慢、循环生成稳定不明确、蓄冷过程冷损失较大等问题，导致蓄冷过程电能的额外消耗，降低了储能效率和经济性。

技术问题

本发明所要解决的技术问题是，克服现有蓄冷系统水合物成核缓慢，储能转化率低的不足。

技术解决方案

一种内循环式笼形水合物蓄冷系统，包括冷水机组、第一溶液泵、第一流量计、第一单向阀门、第一双向阀门、第二单向阀门、第二溶液泵、取冷系统、第三单向阀门、第四单向阀门、第二流量计、系统监控装置、直流电源及电路控制系统、浓度测量系统、第二气泵、第二双向阀门分气装置、水合物蓄冷槽、气流扰动装置、支管路Ⅰ、支管路Ⅱ、支管路Ⅲ、支管路Ⅳ、支管路Ⅴ、温度传感器组；所述冷水机组的出水口端通过支管路Ⅰ与取冷系统进口连通，冷水机组的进水口端通过支管路Ⅱ与取冷系统出口连通；所述支管路Ⅰ上沿载冷剂输送方向上依次设有第一溶液泵、第一流量计、第一单向阀门、第二单向阀门、第二溶液泵；支管路Ⅱ上沿载冷剂输送方向上依次设有第三单向阀门、第四单向阀门、第二流量计；所述水合物蓄冷槽为一密封容器，内部充有水合物蓄冷工质，蒸发器盘管设置于水合物蓄冷槽内且浸没在水合物蓄冷工质内；所述水合物蓄冷槽内部设置有温度传感器组，温度传感器组的终端与系统监控装置连接；所述第一单向阀门与第二单向阀门之间支管路Ⅰ通过支管路Ⅲ与蒸发器盘管的一端连通，第三单向阀门与第四单向阀门之间的支管路Ⅱ通过支管路Ⅳ与蒸发器盘管的另一端连通；所述支管路Ⅲ上设有第一双向阀门，支管路Ⅳ上设有第二双向阀门；

所述支管路Ⅴ设置于水合物蓄冷槽外部，支管路Ⅴ上端与水合物蓄冷槽内壁顶部连通，支管路Ⅴ下端与分气装置连接，分气装置通过软管与设置于水合物蓄冷槽内的气流扰动装置连接，所述支管路Ⅴ上设有第二气泵，支管路Ⅴ为隔热管；

所述取冷系统内设置有换热器；用于控制系统电源的直流电源及电路控制系统设置于蓄冷系统内。

优选地，还包括第一压力传感器、第一温度传感器、第二压力传感器、第二温度传感器；所述第一压力传感器、第一温度传感器设置于支管路Ⅲ上且位于靠近蒸发器盘管的一侧；所述第二压力传感器、第二温度传感器设置于支管路Ⅳ上且位于靠近蒸发器盘管的一侧；所述第一压力传感器、第一温度传感器、第二压力传感器、第二温度传感器均通过温压传感器模块与系统监控装置连接。

优选地，还包括浓度测量系统，固液分离器，自动取样装置，所述浓度测量系统经管路与固液分离器连接，固液分离器经管路与自动取样装置连接，自动取样装置经管路与水合物蓄冷槽内的蓄冷工质连通。

优选地，所述浓度测量系统包括数据采集分析端、浓度测量探针、样品溶液、检测瓶，所述检测瓶经管路与固液分离器连接，样品溶液置于检测瓶内、浓度测量探针一端与数据采集分析端连接，浓度测量探针探入至检测瓶中样品溶液内。

优选地，所述水合物蓄冷槽内的水合物蓄冷工质为烷烃水合物、二氧化碳水合物、水溶性有机水合物以及混合水合物中的一种。

优选地，所述水合物蓄冷槽内的蓄冷量计算公式为：

Q=ρq _mcΔT

ρ为载冷剂溶液密度，q _m为载冷剂溶液流经水合物蓄冷槽进出口质量流量，c为载冷剂溶液比热容，ΔT为水合物蓄冷槽进出口载冷剂溶液换热温差。

优选地，还包括促晶装置、第一气泵，所述促晶装置通过管路与水合物蓄冷槽内部连通，促晶装置与水合物蓄冷槽之间的管路上设有第一气泵。

优选地，所述促晶装置包括保温棉、容量瓶、水合物颗粒，所述容量瓶内盛有水合物颗粒，保温棉包裹于容量瓶外，容量瓶通过管路与水合物蓄冷槽内部连通。

优选地，所述设置于水合物蓄冷槽的温度传感器组包括第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第六温度传感器，所述第三温度传感器安装在水合物蓄冷槽底部，第四温度传感器安装在水合物蓄冷槽中心位置，第五温度传感器安装在水合物蓄冷槽靠近壁面处，第六温度传感器安装在水合物蓄冷槽顶部空气侧。

本发明还公开了一种内循环式笼形水合物蓄冷方法：

夜晚蓄冷阶段：冷水机组提供低温载冷剂，载冷剂由第一溶液泵途经第一流量计、第一单向阀门、第一双向阀门输送至水合物蓄冷槽，通过蒸发器盘管与水合物蓄冷工质进行换热，充分吸收槽体内热量，实现水合物相变储能，换热结束后载冷剂途经第二双向阀门、第四单向阀门、第二流量计流回冷水机组再次被降温完成一个蓄冷循环；在蓄冷循环开始时，促晶装置通过第一气泵向水合物蓄冷槽注入水合物颗粒，诱导水合物蓄冷工质快速成核，同时第二气泵将水合物蓄冷槽顶部冷空气抽至分气装置完成气体分流，再输送至气流扰动装置中完成连续的气流扰动，这部分气流之后再次被第二气泵抽取，实现气体内循环，减少冷负荷损失，加速储能速率；系统监控装置实时监测载冷剂吸热前后温度变化，以及水合物蓄冷工质及槽体内部温度变化；

白天供冷阶段:

水合物蓄冷槽单独供冷模式：第二溶液泵将位于水合物蓄冷槽内的载冷剂途经第一双向阀门、第二单向阀门抽送至取冷系统，通过带风机的翅片管换热器充分吸收取冷系统内部热量，然后途经第三单向阀门、第二双向阀门流回水合物蓄冷槽，在蒸发器盘管中与低温的水合物蓄冷工质换热再次被降温，完成一个供冷循环；

冷水机组单独供冷模式：冷水机组提供载冷剂通过第一溶液泵，途经第一溶液泵、第一流量计、第一单向阀门、第二单向阀门、第二溶液泵抽送至取冷系统内的翅片管换热器吸热，随后途经第三单向阀门、第四单向阀门、第二流量计流回水合物蓄冷槽被再次降温完成一个供冷循环；

水合物蓄冷槽与冷水机组同时供冷模式：冷水机组和水合物蓄冷槽同时提供载冷剂，在第一溶液泵，第二溶液泵的推动下流入取冷系统，此时带风机的翅片管换热器满负荷运行，促进低温载冷剂充分吸收取冷系统内部热量，随后一部分载冷剂流回水合物蓄冷槽，通过蒸发器盘管与低温的水合物蓄冷工质换热再次冷却至低温，另一部分载冷剂流回冷水机组再次冷却，完成一个联合供冷循环。

有益效果

通过水合物蓄冷槽底部的气流扰动装置，对水合物蓄冷槽内部的蓄冷工质进行气流扰动，诱导水合物成核，加速储能速率。通过智能促晶装置，在蓄冷槽内温度达到水合物成核所需工况时，向水合物溶液中添加适量水合物小颗粒，促进水合物大规模结晶，提高结晶效率。通过水合物蓄冷槽内部的蒸发器盘管和取冷系统中带风机的翅片管换热器提高储能转化率和供冷能力。通过内循环设计，利用气泵将水合物蓄冷槽顶部的冷空气抽送至分气装置，再分流至底部的气流扰动装置进行气体扰动，从而实现水合物蓄冷槽内部空气内循环流动，避免了外部热空气与水合物蓄冷槽换热，降低了蓄冷过程电能的额外消耗，提高了储能效率和经济性。

此外本发明提供一个完整的蓄-释冷系统，冷水机组在夜晚完成蓄冷，白天通过水合物蓄冷槽完成对取冷系统供冷，此外，根据对冷能的不同需求，可以实现水合物蓄冷槽单独供冷、冷水机组单独供冷以及冷水机组与水合物蓄冷槽同时供冷三种功能，拓宽蓄冷系统的使用场景。总之，本发明充分利用了笼形水合物相变产生的潜热，此外根据笼形水合物的记忆效应，其作为蓄冷工质，在完成几次蓄-释冷后成核速率和蓄冷能力会更快更稳定，因此本发明具有高效、节能和长期稳定运行的优点，尤其适用于持续需要冷能供应的场景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的促晶装置结构示意图。

图3为本发明的浓度测量装置结构示意图。

附图标记：1.冷水机组，2.促晶装置，3.第一溶液泵，4.第一流量计，5.第一单向阀门，6.第一双向阀门，7.第二单向阀门，8.第二溶液泵，9.换热器，10.取冷系统，11.第三单向阀门，12.第四单向阀门，13.第二流量计，14.系统监控装置，15.直流电源及电路控制系统，16.第一压力传感器，17.第一温度传感器，18.第五温度传感器，19.第六温度传感器，20.第一气泵，21.浓度测量系统，22.固液分离器，23.自动取样装置，24.第二气泵，25.第二双向阀门，26.第二压力传感器，27.第二温度传感器，28.分气装置，29.水合物蓄冷槽，30.第三温度传感器，31.气流扰动装置，32.第四温度传感器，33.蒸发器盘管，34.支管路Ⅰ，35.支管路Ⅱ，36.支管路Ⅲ，37.支管Ⅳ路，38.支管路Ⅴ，39.保温棉，40.容量瓶，41.水合物颗粒，42.数据采集分析端，43.浓度测量探针，44.样品溶液，45.检测瓶。

具体实施方式

现结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

实施例1：参见附图1至图3，本发明提出的一种内循环式笼形水合物蓄冷系统，包括冷水机组1、第一溶液泵3、第一流量计4、第一单向阀门5、第一双向阀门6、第二单向阀门7、第二溶液泵8、取冷系统10、第三单向阀门11、第四单向阀门12、第二流量计13、系统监控装置14、直流电源及电路控制系统15、浓度测量系统21、第二气泵24、第二双向阀门25、分气装置28、水合物蓄冷槽29、气流扰动装置31、支管路Ⅰ34、支管路Ⅱ35、支管路Ⅲ36、支管路Ⅳ37、支管路Ⅴ38。用于控制系统电源的直流电源及电路控制系统15设置于蓄冷系统内；所述取冷系统10内设置有换热器9，所述换热器9为带有风机的翅片管换热器；所述冷水机组1的出水口端通过支管路Ⅰ34与换热器9进口连通，冷水机组1的进水口端通过支管路Ⅱ35与换热器9出口连通。所述冷水机组1优选为单工况冷水机组。所述支管路Ⅰ34上沿载冷剂输送方向上依次设有第一溶液泵3、第一流量计4、第一单向阀门5、第二单向阀门7、第二溶液泵8；支管路Ⅱ35上沿载冷剂输送方向上依次设有第三单向阀门11、第四单向阀门12、第二流量计13。当需要供冷时，载冷剂可通过支管路Ⅰ34、支管路Ⅱ35在冷水机组1与取冷系统10之间完成循环，载冷剂在输送至取冷系统10中时，由换热器9吸收冷量并由风机将冷量排出，载冷剂随后流回冷水机组1被降温完成一个供冷循环。载冷剂优选为浓度为30%的乙二醇水溶液。

水合物蓄冷槽29为一密封容器，内部充有水合物蓄冷工质。水合物蓄冷槽29尺寸优选为3m×2.5×3m，内部水合物蓄冷工质空间占比为9/10。蒸发器盘管33设置于水合物蓄冷槽29内且浸没在水合物蓄冷工质内。蒸发器盘管33的管间距优选为5cm。所述温度传感器组设置于水合物蓄冷槽29内，温度传感器组的终端与系统监控装置14连接；所述第一单向阀门5与第二单向阀门7之间支管路Ⅰ34通过支管路Ⅲ36与蒸发器盘管33的一端连通，第三单向阀门11与第四单向阀门12之间的支管路Ⅱ35通过支管路Ⅳ37与蒸发器盘管33的另一端连通；所述支管路Ⅲ36上设有第一双向阀门6，支管路Ⅳ37上设有第二双向阀门25。当水合物蓄冷槽29需要蓄冷时，载冷剂由溶液泵3输送至水合物蓄冷槽29，通过蒸发器盘管33与水合物蓄冷工质进行换热，充分吸收槽体内冷量，实现水合物相变储能，换热结束后载冷剂流回冷水机组1再次被降温，完成一个蓄冷循环。

当需要水合物蓄冷槽29供冷时，第二溶液泵8将位于水合物蓄冷槽29内的载冷剂依次通过第一双向阀门6、第二单向阀门7抽送至取冷系统10内，通过带风机的翅片管换热器9充分吸收取冷系统10内部热量，然后载冷剂依次通过第三单向阀门11、第二双向阀门25流回水合物蓄冷槽29内，在蒸发器盘管33中与低温的水合物蓄冷工质换热再次被降温，完成一个供冷循环。

所述气流扰动装置31设有若干个且均设置于水合物蓄冷槽29底部，所述支管路Ⅴ38设置于水合物蓄冷槽29外部，支管路Ⅴ38上端与水合物蓄冷槽29内壁顶部连通，支管路Ⅴ38下端与分气装置28连接，分气装置28通过软管与设置于水合物蓄冷槽29内的气流扰动装置31连接，所述支管路Ⅴ38上设有第二气泵24。通过内循环设计，利用第二气泵24将水合物蓄冷槽29内部的冷空气抽送至分气装置28，再分流至底部的气流扰动装置31进行气体扰动。通过上述技术方案中气流扰动装置31的设置，能够实现加速水合物成核，提高蓄冷速率，常规技术手段需要对外界空气输送至气流扰动装置31中，对水合物蓄冷槽29内的溶液进行扰动，外界空气温度较高，输送至水合物蓄冷槽29内后会进行吸热，反而影响蓄冷速率，为避免上述问题发生，通过支管路Ⅴ38与第二气泵24、分气装置28的设计，能够直接将水合物蓄冷槽29内的冷空气进行内循环利用，在提高水合物成核的基础上，同时避免了外部热空气与水合物蓄冷槽换热，提高了储能效率和经济性。

实施例2：相较于实施例1，本系统还包括第一压力传感器16、第一温度传感器17、第二压力传感器26、第二温度传感器27；所述第一压力传感器16、第一温度传感器17设置于支管路Ⅲ36上且位于靠近蒸发器盘管33的一侧；所述第二压力传感器26、第二温度传感器27设置于支管路Ⅳ37上且位于靠近蒸发器盘管33的一侧；系统监控装置5可通过第一压力传感器10、第一温度传感器11、第二压力传感器23、第二温度传感器24监测载冷剂吸热前后温度变化、压力变化，便于检测载冷剂在水合物蓄冷槽中变化的温差与压差。

实施例3：相较于实施例1，本系统还包括浓度测量系统21，固液分离器22，自动取样装置23，所述浓度测量系统21经管路与固液分离器22连接，固液分离器22经管路与自动取样装置23连接，自动取样装置23经管路与水合物蓄冷槽29内的溶液连通。自动取样装置23通过绝热管道插入水合物蓄冷工质中，定时抽取样品溶液44，经固液分离器22过滤后输送至浓度测量系统21分析化验，当样品溶液44中水合物质量分数较低时，可通过人工拆卸水合物蓄冷槽29上盖添加蓄冷工质，确保蓄冷过程稳定高效运行。

实施例4：相较于实施例3，浓度测量系统21包括数据采集分析端42、浓度测量探针43、溶液样品44、检测瓶45，所述检测瓶45经管路与固液分离器22连接，溶液样品44置于检测瓶45内、浓度测量探针43一端与数据采集分析端42连接，浓度测量探针43探入至检测瓶45中溶液样品44内。数据采集分析端42可驱动浓度测量探针43吸收检测瓶45内的溶液样品44，对溶液浓度进行检测。

实施例5：相较于实施例1，所述水合物蓄冷槽29内的水合物蓄冷工质可选用烷烃水合物、氟里昂水合物、二氧化碳水合物、水溶性有机水合物以及混合水合物。其中烷烃水合物可选用甲烷、环戊烷等、氟里昂水合物可选用R134a、水溶性有机水合物可选用THF、TBAB、TBPB等、混合水合物可选用TBAB-CH ₄、TBAB-THF等。水合物蓄冷工质优选为质量分数为40wt%的TBAB。

实施例6：本发明中水合物蓄冷槽内的蓄冷量计算公式为：

Q=ρq _mcΔT

ρ为载冷剂溶液密度，q _m为载冷剂溶液流经水合物蓄冷槽进出口质量流量，c为载冷剂溶液比热容，ΔT为水合物蓄冷槽进出口载冷剂溶液换热温差。

原有传统计算公式为：

Q ₁=mcΔT=ρVcΔT

ρ为蓄冷工质密度，V为蓄冷工质体积，c蓄冷工质比热容，ΔT为蓄冷工质在蓄冷完成前后温差。

在传传统计算公式中，由于蓄冷工质在蓄冷过程中水合物蓄冷槽体与环境发生热传递，导致测量值存在误差，因此将选用水合物蓄冷槽进出口载冷剂溶液换热温差进行计算，提高测量准确度。

实施例7：相较于实施例1，本系统还包括促晶装置2，所述促晶装置2通过管路与水合物蓄冷槽29内部连通，促晶装置2与水合物蓄冷槽29之间的管路上设有第一气泵20；当水合物蓄冷槽29开始蓄冷时，载冷剂由第一溶液泵3输送至水合物蓄冷槽29，此时促晶装置2通过第一气泵20向水合物蓄冷槽29一次性注入水合物颗粒41，诱导水合物大规模结晶，提高结晶效率，诱导水合物蓄冷工质快速成核，加快储能速率。

实施例8：相较于实施例7，促晶装置2包括保温棉39、容量瓶40、水合物颗粒41，所述容量瓶40内盛有大小约1mm ³水合物小颗粒，保温棉39包裹于容量瓶40外，容量瓶40大小约 250ml，通过管路与水合物蓄冷槽29内部连通。

实施例9：相较于实施例1，所述设置于水合物蓄冷槽29的温度传感器组包括第三温度传感器30、第四温度传感器32、第五温度传感器18、第六温度传感器19，分别所述第三温度传感器30安装在水合物蓄冷槽底部，第四温度传感器32安装在水合物蓄冷槽靠近壁面处，第五温度传感器18安装在水合物蓄冷槽中心位置，第六温度传感器19安装在水合物蓄冷槽顶部空气侧。所述第一压力传感器16、第一温度传感器17、第二压力传感器26、第二温度传感器27、温度传感器组均通过温压传感器模块与系统监控装置14连接。系统监控装置14则通过第一压力传感器16、第一温度传感器17、第二压力传感器26、第二温度传感器27监测载冷剂与蓄冷工质换热前后温度变化、压力变化，通过温度传感器组监测水合物蓄冷槽29内部蓄冷工质温度变化。

实施例10：应用实施例1至实施9所有技术方案合并而成的一种内循环式笼形水合物蓄冷系统，提供一种内循环式笼形水合物蓄冷方法：

夜晚蓄冷阶段（23:00~7:00）：

冷水机组1提供5℃低温载冷剂，载冷剂选用浓度为30%的乙二醇水溶液，载冷剂由第一溶液泵3途经第一流量计4、第一单向阀门5、第一双向阀门6输送至水合物蓄冷槽29，通过蒸发器盘管33与水合物蓄冷工质进行换热，充分吸收槽体内热量，实现水合物相变储能，换热结束后载冷剂途经第二双向阀门25、第四单向阀门12、第二流量计13流回冷水机组1再次被降温至5℃完成一个蓄冷循环，蓄冷过程理论储能密度达53kW•h/m ³。

在蓄冷循环开始时，促晶装置2通过第一气泵20向水合物蓄冷槽29一次性注入1~2g大小约1mm ³水合物颗粒，诱导水合物蓄冷工质快速成核，同时第二气泵24将水合物蓄冷槽29顶部冷空气抽至分气装置28完成气体分流，再输送至气流扰动装置31中完成连续的气流扰动，这部分气流之后再次被第二气泵24抽取，实现气体内循环，减少冷负荷损失，加速储能速率。系统监控装置14实时监测载冷剂吸热前后温度变化，以及水合物蓄冷工质及槽体内部温度变化。

  在白天供冷阶段:

本发明可实现水合物蓄冷槽29单独供冷、冷水机组1单独供冷、水合物蓄冷槽29与冷水机组1同时供冷三种模式。

1. 水合物蓄冷槽29单独供冷模式：

第二溶液泵8将位于水合物蓄冷槽29内的5℃乙二醇载冷剂途经第一双向阀门6、第二单向阀门7抽送至取冷系统10，通过带风机的翅片管换热器9充分吸收取冷系统10内部热量，然后途经第三单向阀门11、第二双向阀门25流回水合物蓄冷槽29，在蒸发器盘管33中与低温的TBAB水合物蓄冷工质换热再次被降温，完成一个供冷循环。此模式针对白天对冷量需求不大的场景，利用夜晚在水合物蓄冷槽29的蓄冷量即可满足需要，实现了节能环保，减少二氧化碳的排放。

2. 冷水机组1单独供冷模式：

冷水机组1提供的5℃乙二醇载冷剂通过第一溶液泵3，途经第一溶液泵3、第一流量计4、第一单向阀门5、第二单向阀门7、第二溶液泵8抽送至取冷系统10内的翅片管换热器9吸热，随后途经第三单向阀门11、第四单向阀门12、第二流量计13流回水合物蓄冷槽29被再次降温至5℃完成一个供冷循环。此模式用于需要全天不间断供冷的场景，有效满足水合物供冷结束后持续的供冷需求，实现连续供冷。

3. 水合物蓄冷槽29与冷水机组1同时供冷模式：

冷水机组1和水合物蓄冷槽29同时提供5℃乙二醇载冷剂，在第一溶液泵3，第二溶液泵8的推动下流入取冷系统10，此时带风机的翅片管换热器9满负荷运行，促进低温载冷剂充分吸收取冷系统10内部热量，随后一部分载冷剂流回水合物蓄冷槽29，通过蒸发器盘管33与低温的TBAB水合物换热再次冷却至低温，另一部分载冷剂流回冷水机组1再次冷却至5℃，从而完成一个联合供冷循环。此模式应用于较大的冷量需求场景，通过水合物蓄冷槽与冷水机组联合供冷保证冷量充足供应，既缓解了冷水机组供冷压力，也实现环保减碳的目标。

Claims (10)

1. 一种内循环式笼形水合物蓄冷系统，其特征在于：包括冷水机组（1）

   、第一溶液泵（3）、第一流量计（4）、第一单向阀门（5）、第一双向阀门（6）、第二单向阀门（7）、第二溶液泵（8）、取冷系统（10）、第三单向阀门（11）、第四单向阀门（12）、第二流量计（13）、系统监控装置（14）、直流电源及电路控制系统（15）、浓度测量系统（21）、第二气泵（24）、第二双向阀门（25）分气装置（28）、水合物蓄冷槽（29）、气流扰动装置（31）、支管路Ⅰ（34）、支管路Ⅱ（35）、支管路Ⅲ（36）、支管路Ⅳ（37）、支管路Ⅴ（38）、温度传感器组；

   所述冷水机组（1）的出水口端通过支管路Ⅰ（34）与取冷系统（10）进口连通，冷水机组（1）的进水口端通过支管路Ⅱ（35）与取冷系统（10）出口连通；所述支管路Ⅰ（34）上沿载冷剂输送方向上依次设有第一溶液泵（3）、第一流量计（4）、第一单向阀门（5）、第二单向阀门（7）、第二溶液泵（8）；支管路Ⅱ（35）上沿载冷剂输送方向上依次设有第三单向阀门（11）、第四单向阀门（12）、第二流量计（13）；

   所述水合物蓄冷槽（29）为一密封容器，内部充有水合物蓄冷工质，蒸发器盘管（33）设置于水合物蓄冷槽（29）内且浸没在水合物蓄冷工质内；所述水合物蓄冷槽（29）内部设置有温度传感器组，温度传感器组的终端与系统监控装置（14）连接；所述第一单向阀门（5）与第二单向阀门（7）之间支管路Ⅰ（34）通过支管路Ⅲ（36）与蒸发器盘管（33）的一端连通，第三单向阀门（11）与第四单向阀门（12）之间的支管路Ⅱ（35）通过支管路Ⅳ（37）与蒸发器盘管（33）的另一端连通；所述支管路Ⅲ（36）上设有第一双向阀门（6），支管路Ⅳ（37）上设有第二双向阀门（25）；

   所述支管路Ⅴ（38）设置于水合物蓄冷槽（29）外部，支管路Ⅴ（38）上端与水合物蓄冷槽（29）内壁顶部连通，支管路Ⅴ（38）下端与分气装置（28）连接，分气装置（28）通过软管与设置于水合物蓄冷槽（29）内的气流扰动装置（31）连接，所述支管路Ⅴ（38）上设有第二气泵（24），支管路Ⅴ（38）为隔热管；

   所述取冷系统（10）内设置有换热器（9）；用于控制系统电源的直流电源及电路控制系统（15）设置于蓄冷系统内。
2. 根据权利要求1所述的一种内循环式笼形水合物蓄冷系统，其特征在于：还包括第一压力传感器（16）、第一温度传感器（17）、第二压力传感器（26）、第二温度传感器（27）；所述第一压力传感器（16）、第一温度传感器（17）设置于支管路Ⅲ（36）上且位于靠近蒸发器盘管（33）的一侧；所述第二压力传感器（26）、第二温度传感器（27）设置于支管路Ⅳ（37）上且位于靠近蒸发器盘管（33）的一侧；所述第一压力传感器（16）、第一温度传感器（17）、第二压力传感器（26）、第二温度传感器（27）均通过温压传感器模块与系统监控装置（14）连接。
3. 根据权利要求1所述的一种内循环式笼形水合物蓄冷系统，其特征在于：还包括浓度测量系统（21），固液分离器（22），自动取样装置（23），所述浓度测量系统（21）经管路与固液分离器（22）连接，固液分离器（23）经管路与自动取样装置（23）连接，自动取样装置（23）经管路与水合物蓄冷槽（29）内的蓄冷工质连通。
4. 根据权利要求3所述的一种内循环式笼形水合物蓄冷系统，其特征在于：所述浓度测量系统（21）包括数据采集分析端（42）、浓度测量探针（43）、样品溶液（44）、检测瓶（45），所述检测瓶（45）经管路与固液分离器（22）连接，样品溶液（44）置于检测瓶（45）内、浓度测量探针（43）一端与数据采集分析端（42）连接，浓度测量探针（43）探入至检测瓶（45）中样品溶液（44）内。
5. 根据权利要求1所述的一种内循环式笼形水合物蓄冷系统，其特征在于：所述水合物蓄冷槽（29）内的水合物蓄冷工质为烷烃水合物、二氧化碳水合物、水溶性有机水合物以及混合水合物中的一种。
6. 根据权利要求1所述的一种内循环式笼形水合物蓄冷系统，其特征在于：所述水合物蓄冷槽（29）内的蓄冷量计算公式为：

   Q=ρq _mcΔT

   ρ为载冷剂溶液密度，q _m为载冷剂溶液流经水合物蓄冷槽进出口质量流量，c为载冷剂溶液比热容，ΔT为水合物蓄冷槽进出口载冷剂溶液换热温差。
7. 根据权利要求1所述的一种内循环式笼形水合物蓄冷系统，其特征在于：还包括促晶装置（2）、第一气泵（20），所述促晶装置（2）通过管路与水合物蓄冷槽（29）内部连通，促晶装置（2）与水合物蓄冷槽（29）之间的管路上设有第一气泵（20）。
8. 根据权利要求7所述的一种内循环式笼形水合物蓄冷系统，其特征在于：所述促晶装置（2）包括保温棉（39）、容量瓶（40）、水合物颗粒（41），所述容量瓶内盛有水合物颗粒（41），保温棉（39）包裹于容量瓶（40）外，容量瓶（40）通过管路与水合物蓄冷槽（29）内部连通。
9. 根据权利要求1所述的一种内循环式笼形水合物蓄冷系统，其特征在于：所述设置于水合物蓄冷槽（29）的温度传感器组包括第三温度传感器（30）、第四温度传感器（32）、第五温度传感器（18）、第六温度传感器（19），所述第三温度传感器（30）安装在水合物蓄冷槽（29）底部，第四温度传感器（32）安装在水合物蓄冷槽（29）中心位置，第五温度传感器（18）安装在水合物蓄冷槽（29）靠近壁面处，第六温度传感器（19）安装在水合物蓄冷槽（29）顶部空气侧。
10. 一种内循环式笼形水合物蓄冷方法，其特征在于：

    夜晚蓄冷阶段：冷水机组（1）提供低温载冷剂，载冷剂由第一溶液泵（3）途经第一流量计（4）、第一单向阀门（5）、第一双向阀门（6）输送至水合物蓄冷槽（29），通过蒸发器盘管（33）与水合物蓄冷工质进行换热，充分吸收槽体内热量，实现水合物相变储能，换热结束后载冷剂途经第二双向阀门（25）、第四单向阀门（12）、第二流量计（13）流回冷水机组（1）再次被降温完成一个蓄冷循环；在蓄冷循环开始时，促晶装置（2）通过第一气泵（20）向水合物蓄冷槽（29）注入水合物颗粒，诱导水合物蓄冷工质快速成核，同时第二气泵（24）将水合物蓄冷槽（29）顶部冷空气抽至分气装置（28）完成气体分流，再输送至气流扰动装置（31）中完成连续的气流扰动，这部分气流之后再次被第二气泵（24）抽取，实现气体内循环，减少冷负荷损失，加速储能速率；系统监控装置（14）实时监测载冷剂吸热前后温度变化，以及水合物蓄冷工质及槽体内部温度变化；

     白天供冷阶段:

    水合物蓄冷槽（29）单独供冷模式：第二溶液泵（8）将位于水合物蓄冷槽（29）内的载冷剂途经第一双向阀门（6）、第二单向阀门（7）抽送至取冷系统（10），通过带风机的翅片管换热器（9）充分吸收取冷系统（10）内部热量，然后途经第三单向阀门（11）、第二双向阀门（25）流回水合物蓄冷槽（29），在蒸发器盘管（33）中与低温的水合物蓄冷工质换热再次被降温，完成一个供冷循环；

    冷水机组（1）单独供冷模式：冷水机组（1）提供载冷剂通过第一溶液泵（3），途经第一溶液泵（3）、第一流量计（4）、第一单向阀门（5）、第二单向阀门（7）、第二溶液泵（8）抽送至取冷系统（10）内的翅片管换热器（9）吸热，随后途经第三单向阀门（11）、第四单向阀门（12）、第二流量计（13）流回水合物蓄冷槽（29）被再次降温完成一个供冷循环；

    水合物蓄冷槽（29）与冷水机组（1）同时供冷模式：冷水机组（1）和水合物蓄冷槽（29）同时提供载冷剂，在第一溶液泵（3），第二溶液泵（8）的推动下流入取冷系统（10），此时带风机的翅片管换热器（9）满负荷运行，促进低温载冷剂充分吸收取冷系统（10）内部热量，随后一部分载冷剂流回水合物蓄冷槽（29），通过蒸发器盘管（33）与低温的水合物蓄冷工质换热再次冷却至低温，另一部分载冷剂流回冷水机组（1）再次冷却，完成一个联合供冷循环。