双压供汽储能系统

本发明涉及热交换设备，具体为双压供汽储能系统。

背景技术：

1、能源推动了人类社会的生产进步和经济繁荣。煤炭、石油、天然气等的大力开发导致全球气候变化异常，环境污染日益严重。

2、为了实现碳达峰和碳中和的目标，加速可再生能源技术开发，是能源结构调整的重要方向。新能源具有波动性和不确定性，同时随着新型负荷的发展，负荷侧的不确定性也随之增强，能量来源和负荷侧的双重不确定性要求在进行规划时要考虑其影响。可再生能源中的太阳能是一种储量丰富的能源，并且具有清洁、环保、持续、长久的优势，但是由于太阳辐射本身的不稳定性和间歇性，太阳能热发电系统受天气等因素影响较大。同时对于大多数蒸汽应用侧而言，蒸汽负荷经常是波动的，这种情形会产生蒸汽压力下降；管道、阀门和设备腐蚀加剧，水锤严重，设备维修率增加、寿命缩短；费用增加，污染排放增加等问题。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明提供了一种双压供汽储能系统，通过高压储能、低压供汽节约能源以及根据用汽设备所需的蒸汽流量与汽水分离器出口的蒸汽流量的差值，控制系统的运行模式，并根据用汽设备的流量、压力、温度反馈调节系统的运行模式，解决负荷侧蒸汽波动带来的蒸汽压力下降的技术问题。

2、本发明提供一种双压供汽储能系统，包括：通过管路依序连接设置的水工质供应装置、储能水泵、集热装置、汽水分离器、储能罐及用汽设备；储能水泵的两端并联设置供汽水泵，供汽水泵的出口压力低于储能水泵的出口压力，储能水泵、供汽水泵分别提供水工质向集热装置流通的动力；集热装置对接收的水工质进行加热形成水、汽混合物；汽水分离器的出口与用汽设备连接；汽水分离器出口的蒸汽输送到用汽设备或输送到储能罐；储能罐对接收的蒸汽进行储存或输送至用汽设备；还包括控制装置，控制装置被配置为：根据汽水分离器的出口流量与用汽设备所需的流量差值，控制双压供汽储能系统运行模式；以及根据用汽设备与汽水分离器出口的流量、温度、压力的差值反馈调节双压供汽储能系统的运行模式。

3、本发明双压供汽储能系统的热输送过程包括集热、储热和放热三个环节。集热过程是影响系统利用率及经济性的关键因素之一，储热可改善系统供汽过程的连续性、稳定性及节能效果，放热过程直接关联用户侧的需求。双压供汽储能系统克服了集热装置中水工质吸热量波动而产生的不利影响，增强了系统抗外部干扰能力和稳定性，从而提高系统持续工作能力，同时能够根据用汽设备所需的流量、压力和温度精准灵活切换系统的运行模式，从而节约能源，提高系统经济性。另一方面，本发明通过储能水泵泵出高压水，减少水工质的体积，增加了水工质的密度，储存高压水比储存低压蒸汽更经济，且水工质进入储能罐后能够闪蒸产生需求压力参数的低压蒸汽；供汽水泵产生低压水工质供汽，有利于节约能源，进一步提高系统经济性；本发明通过高压储能与低压供汽相结合，能够节省泵耗，节约能源；本发明可以根据需要开启或关闭储能水泵和供汽水泵，提高了系统的灵活性，且储能水泵为高压泵可以作为供汽水泵的备用泵，减少故障停机，保证供汽连续稳定。

4、本发明的可选技术方案中，供汽水泵的出口端设有用于调节供汽水泵的出口压力的第一调节阀，储能水泵的出口端设有用于调节储能水泵的出口压力的第二调节阀，储能罐的入口端设有用于调节储能罐的入口流量的第三调节阀，储能罐的出口端设有用于调节储能罐的出口流量的第四调节阀，汽水分离器的出口端设有用于调节汽水分离器出口的蒸汽进入用汽设备的流量。

5、根据该技术方案，上述调节阀的设置能够灵活调节系统流量、压力，使系统在不同模式下稳定运行，实现集热、储热及供热。

6、本发明的可选技术方案中，在汽水分离器的出口流量等于用汽设备所需的流量时，系统进入集热供热模式，水工质依次在集热装置、汽水分离器及用汽设备之间流通，控制装置控制开启供汽水泵和第一调节阀，使用汽设备与汽水分离器出口的压力、温度相同。

7、根据该技术方案，在汽水分离器出口流量刚好能够满足用汽设备的需求，汽水分离器出口的热量单独供给用汽设备，储能罐不进行储能，也不利用储能罐提供能量，因此，通过调节用汽设备和汽水分离器的压力、温度相同，使系统稳定运行。

8、本发明的可选技术方案中，在汽水分离器的出口流量大于用汽设备所需的流量且用汽设备所需流量不为0时，系统进入高压储热供热模式，水工质依次在集热装置、汽水分离器、储能罐及用汽设备之间流通，控制装置被配置为调节储能水泵，使汽水分离装置出口的蒸汽的压力满足储热压力；调节第四调节阀的开度，使储能罐出口的压力、温度和用汽设备所需的压力、温度相同。

9、根据该技术方案，汽水分离器出口的流量在满足用热需求后，还有部分进入储能罐存储，如，太阳能充足时，既能够满足用汽设备的供热需求，多余的热能进入储能罐存储备用，增强了系统抗外部干扰能力和稳定性，从而提高系统持续工作能力。

10、本发明的可选技术方案中，在汽水分离器的出口流量大于用汽设备所需流量且用汽设备所需流量为0时，系统进入高压储热模式，水工质依次在集热装置、汽水分离器、储能罐之间流通，控制装置被配置为调节储能水泵，使汽水分离装置出口的蒸汽的压力满足储热压力。

11、根据该技术方案，汽水分离器出口的蒸汽全部进入储能罐进行存储，增强了系统抗外部干扰能力和稳定性，从而提高系统持续工作能力，同时有效利用了能源，减少能源的浪费。

12、本发明的可选技术方案中，在汽水分离器出口的水工质的流量小于用汽设备所需的水工质的流量且用汽设备所需流量不为0时，系统进入集热储热联合供热模式，水工质依次在集热装置、汽水分离器、储能罐及用汽设备之间流通，控制装置被配置为：调节供汽水泵和第一调节阀使得汽水分离装置出口的蒸汽压力和温度与用汽设备所需的压力和温度相同；并且根据第一流量计和第二流量计的示数分别调节第一调节阀和第四调节阀的开度，使得汽水分离装置出口的蒸汽流量与储能罐出口的蒸汽流量之和等于用汽设备所需的流量。

13、根据该技术方案，通过集热供热联合储能罐进行供热，解决了集热装置出口的能量无法满足用热需求，保证了系统的连续工作能力。如，太阳能不充足时，通过联合储能罐供热，满足用汽设备的用热需求。

14、本发明的可选技术方案中，在汽水分离器出口的流量等于0，且用汽设备所需的流量不为0时，系统进入储热供热模式，水工质在储能罐和用汽设备之间流通，控制装置调节第四调节阀的开度，使用汽设备与储能罐出口的蒸汽流量、温度和压力相同。

15、根据该技术方案，可以单独采用储能罐供热，解决集热装置无能量输出时，满足用汽设备的用热需求。

16、本发明的可选技术方案中，控制装置被配置为：当储能罐内部的压力小于第一规定压力，控制关闭第四调节阀；或当储能罐内部的压力大于第二规定压力，控制关闭第三调节阀。

17、根据该技术方案，在进行储能，能够防止储能罐压力过高，提高系统的安全性，在储能罐供能时，防止储能罐压力过低，保证储能罐的出口压力与用汽设备所需的压力相同。

18、本发明的可选技术方案中，还包括连接于水工质供应装置的出口与供汽水泵的入口、储能水泵的入口之间的除氧器，且除氧器与用汽设备的入口管路连接，用汽设备入口的部分蒸汽进入除氧器。

19、根据该技术方案，除氧器能够去除水工质中的氧气，防止氧气对集热装置、汽水分离器、储能罐等的腐蚀，提高设备的使用寿命，节约成本。

20、本发明的可选技术方案中，集热装置为太阳能水工质腔式吸热器、锅炉或核反应堆。集热装置的形式多样，可以灵活使用不同的方式进行集热，提高能源的利用率。