以水为换热介质的保压储热组件及其控制方法和水储释热组件与流程

本发明涉及储能，尤其涉及一种以水为换热介质的保压储热组件及其控制方法和一种水储释热组件。

背景技术：

1、气液两相二氧化碳储能系统主要以二氧化碳为循环工质。二氧化碳储能系统的具体结构可以参照中国发明专利公告号cn112985143b、cn112985144b、cn112985145b和cn114109549b公开的二氧化碳储能装置/系统进行理解。在储能阶段，通过压缩机完成对二氧化碳工质升温升压，压缩后的高温高压二氧化碳由储热介质换热后完成液态二氧化碳和高温储热介质存储；在释能阶段，液态二氧化碳通过高温储热介质加热成高温高压的气态工质后推动透平做功发电，完成压力能和热能转换。

2、常用的储热介质有熔盐、导热油和水，用于实现储、释能阶段中的二氧化碳热能转换。熔盐在使用中因受储能系统运行间歇性影响，导致发生熔盐凝固，堵塞管道，引起生产事故。导热油作为大宗产品，受国际原油价格影响明显，且随储能系统容量和时长的变化而明显变化，尤其在长时储能系统投资成本中占比明显，同时导热油属可燃液体，一旦泄漏与空气接触易着火，在使用过程中存在巨大的安全隐患。以高压水取代熔盐、导热油可解决使用过程中的众多问题，但常规存储高压水的容器采用压缩空气、氮气进行保压，使用过程中造成大量高压空气和氮气浪费，极其不经济。

技术实现思路

1、因此，为解决现有技术中储热单元内高压水储热过程中采用压缩空气、氮气进行保压浪费的问题，本发明实施例提供一种以水为换热介质的保压储热组件及其控制方法，以及一种水储释热组件，能保证释热过程中储热单元内高压水的压力稳定，具有储热效率高、安全稳定等特点。

2、本发明的一个实施例提供一种以水为换热介质的保压储热组件，包括：蒸汽供热组件，所述蒸汽供热组件包括蒸汽产生部，所述蒸汽产生部用于将给水蒸发以产生水蒸汽；储热单元，用于存储高温水和水蒸汽；释热保压流路，所述释热保压流路的输入端连接所述蒸汽产生部，所述释热保压流路的输出端连接所述储热单元；在释热阶段，所述蒸汽产生部输出的水蒸汽能够通过所述释热保压流路输入所述储热单元，所述储热单元输出所述高温水，输入所述储热单元的所述水蒸汽的体积等于或者大于输出所述储热单元的所述高温水的体积，以保持所述储热单元的压力在所述释热阶段稳定在预设压力范围内。

3、在一个实施例中，所述蒸汽产生部包括蒸汽发生器和蒸汽分配器，所述蒸汽发生器用于产生水蒸汽；所述蒸汽分配器用于将所述蒸汽发生器产生的所述水蒸汽分配后输出至所述储热单元；所述释热保压流路的输入端连接所述蒸汽分配器。

4、在一个实施例中，所述释热保压流路上设置有蒸汽减压装置，所述蒸汽减压装置用于将从所述蒸汽供热组件输入的所述水蒸汽减压至所述预设压力范围后输出到所述储热单元。

5、在一个实施例中，所述以水为换热介质的保压储热组件还包括储热保压流路，所述储热保压流路的输入端连接所述储热单元，所述储热保压流路的输出端连接所述蒸汽产生部；在储热阶段，所述储热单元输入所述高温水，所述储热单元内存储的水蒸汽能够通过所述储热保压流路排出至所述蒸汽产生部，输入所述储热单元的所述高温水的体积等于或大于排出所述储热单元的所述水蒸汽的体积，以保持所述储热单元的压力在所述储热阶段稳定在所述预设压力范围内。

6、在一个实施例中，所述储热保压流路上设置有逆止阀，所述逆止阀的进口端连接所述储热单元。

7、本发明一个实施例提供一种水储释热组件，包括前述任意一项所述以水为换热介质的保压储热组件。

8、在一个实施例中，所述水储释热组件还包括释能换热器和回水管路；所述释能换热器用于在所述释热阶段将所述储热单元输入的所述高温水换热降温后输出；所述蒸汽供热组件还包括储水容器，所述储水容器用于存储给水；所述回水管路的输入端连接所述释能换热器，所述回水管路的输出端连接所述储水容器；所述回水管路用于将所述释能换热器换热降温后的水输送至所述储水容器。

9、在一个实施例中，所述回水管路上设置有回水减压装置，所述回水减压装置用于将所述释能换热器换热降温后的水减压后输出至所述储水容器。

10、在一个实施例中，所述水储释热组件还包括供水单元和储能换热器，所述供水单元连接于所述储水容器和所述储能换热器之间，所述供水单元用于在储热阶段将所述给水输送至所述储能换热器；所述储能换热器连接所述储热单元，所述储能换热器用于在所述储热阶段将输入的所述给水换热升温成高温水后输出至所述储热单元。

11、本发明实施例还提供一种以水为换热介质的保压储热组件的控制方法，基于前述任意一项所述的保压储热组件，所述控制方法包括：在所述释热阶段，通过所述释热保压流路将所述蒸汽产生部产生的部分水蒸汽输送至所述储热单元，所述储热单元输出所述高温水，流入所述储热单元的所述水蒸汽的体积等于或大于流出所述储热单元的所述高温水的体积，以保持所述储热单元的压力在所述释热阶段稳定在所述预设压力范围内。

12、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：通过设置对应储热单元的释热保压流路，释热保压流路连接于蒸汽供热组件的蒸汽产生部，在释热阶段，储热单元内的高温水输出释能，将导致储热单元的水位下降，压力降低，通过释热保压流路补充水蒸汽到储热单元内以平衡由于所述高温水输出导致的所述储热单元内的水压变化，防止储热单元内压力过低导致高温水沸腾、汽化等问题，维持释热阶段储热单元的稳定运行。

技术特征：

1.一种以水为换热介质的保压储热组件，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的以水为换热介质的保压储热组件，其特征在于，所述蒸汽产生部包括蒸汽发生器和蒸汽分配器，所述蒸汽发生器用于产生水蒸汽；所述蒸汽分配器用于将所述蒸汽发生器产生的所述水蒸汽分配后输出至所述储热单元；所述释热保压流路的输入端连接所述蒸汽分配器。

3.如权利要求1所述的以水为换热介质的保压储热组件，其特征在于，所述释热保压流路上设置有蒸汽减压装置，所述蒸汽减压装置用于将从所述蒸汽供热组件输入的所述水蒸汽减压至所述预设压力范围后输出到所述储热单元。

4.如权利要求1所述的以水为换热介质的保压储热组件，其特征在于，还包括储热保压流路，所述储热保压流路的输入端连接所述储热单元，所述储热保压流路的输出端连接所述蒸汽产生部；

5.如权利要求4所述的以水为换热介质的保压储热组件，其特征在于，所述储热保压流路上设置有逆止阀，所述逆止阀的进口端连接所述储热单元。

6.一种水储释热组件，其特征在于，包括权利要求1～5任意一项所述的以水为换热介质的保压储热组件。

7.如权利要求6所述的水储释热组件，其特征在于，还包括释能换热器和回水管路；所述释能换热器用于在所述释热阶段将所述储热单元输入的所述高温水换热降温后输出；所述蒸汽供热组件还包括储水容器，所述储水容器用于存储给水；所述回水管路的输入端连接所述释能换热器，所述回水管路的输出端连接所述储水容器；所述回水管路用于将所述释能换热器换热降温后的水输送至所述储水容器。

8.如权利要求7所述的水储释热组件，其特征在于，所述回水管路上设置有回水减压装置，所述回水减压装置用于将所述释能换热器换热降温后的水减压后输出至所述储水容器。

9.如权利要求7～8任意一项所述的水储释热组件，其特征在于，所述水储释热组件还包括供水单元和储能换热器；

10.一种以水为换热介质的保压储热组件的控制方法，其特征在于，基于如权利要求1～5中任意一项所述的保压储热组件，所述控制方法包括：

技术总结
本发明实施例公开了一种以水为换热介质的保压储热组件及其控制方法和水储释热组件，保压储热组件包括：蒸汽供热组件，包括蒸汽产生部，蒸汽产生部用于将给水蒸发以产生水蒸汽；储热单元，用于存储高温水和水蒸汽；释热保压流路，输入端连接蒸汽产生部，输出端连接储热单元；在释热阶段，蒸汽产生部输出的水蒸汽能够通过释热保压流路输入储热单元，储热单元输出高温水，输入储热单元的水蒸汽的体积等于或者大于输出储热单元的高温水的体积，以保持储热单元的压力在释热阶段稳定在预设压力范围内。本发明实施例能保证释热过程中储热单元的压力稳定，具有储热效率高、安全稳定等特点。

技术研发人员：杨彪,王秦,汪晓勇,陈强,范培源,惠大好
受保护的技术使用者：百穰新能源科技（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25