[0001] 本发明涉及储能技术领域，具体而言，涉及一种可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统及其控制方法。

[0002] 二氧化碳气液相变储能技术具有结构简单、布置灵活、储能效率较高等优势。气液相变二氧化碳储能系统在储能过程中利用多余的电力将常温常压的气态二氧化碳压缩后冷凝为中压的液态二氧化碳储存在储罐内，大多采用常温水进行冷凝。当外界电力不足或实际需要降低压缩机运行负荷时(比如配合调峰)，此时压缩机出力不足导致二氧化碳压力下降，或者在压缩机启机过程中压缩机的工作状态偏离设计工况，压缩机出口的二氧化碳压力没有达到储能压力时，会出现常温水无法冷凝中压气态二氧化碳、导致系统效率下降甚至无法正常运行的情形。

[0003] 需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

[0037] 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。

[0038] 用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

[0039] 本发明实施方式提供一种可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统，参见图1，可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统包括依次闭环连接的储气库1、储能组件100、二氧化碳冷凝器7和储能容器8和释能组件200，以及包括控制模块18和可变温冷源组件300；所述储气库1的出口与所述储能组件100的入口连接，所述储能组件100的出口与所述二氧化碳冷凝器7的二氧化碳通道的入口连接，所述二氧化碳冷凝器7的二氧化碳通道的出口与所述储能容器8的入口连接；所述储能容器8的出口与所述释能组件的入口连接，所述释能组件的出口与所述储气库1的入口连接；其中，所述控制模块18用于根据所述储能组件
100输出的气相二氧化碳的状态参数，控制所述可变温冷源组件300输出对应工作参数的冷却介质；所述二氧化碳冷凝器7用于，在所述可变温冷源组件300提供的冷却介质的冷却下，使得流经所述二氧化碳冷凝器7的气相二氧化碳被冷凝为液相。

[0040] 在释能阶段，释能组件200工作，可以使得来自储能容器8的二氧化碳膨胀发电，并使得膨胀后的气相二氧化碳存储于储气库1中。在储能阶段，可以使得储能组件100工作，以将储气库1中的气相二氧化碳压缩；压缩的气相二氧化碳可以经过二氧化碳冷凝器7被冷凝而成为液相二氧化碳，并流入储能容器8中进行存储。这样，本发明的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统可以在用电高峰时间释能发电，而在用电低谷时利用富余电力储能，达成调峰填谷的效果。

[0041] 相关技术中，一般采用常温水对流经二氧化碳冷凝器7的气相二氧化碳进行冷凝。然而，如果储能组件100中的压缩机功率不足时，例如低谷电力不足或者配合调峰而需降低储能组件100中的压缩机的功率时，再或者在压缩机启机过程中压缩机的工作状态偏离设计工况时，流入二氧化碳冷凝器7的二氧化碳通道的气相二氧化碳的压力就会降低，这会导致气相二氧化碳的冷凝温度下降，使得气相二氧化碳存在无法全部冷凝的风险。换言之，现有技术中二氧化碳储能系统根据确定的储能压力进行设计，所适用的储能压力幅度范围较窄，储能组件100功率不足或者压缩机的工作状态偏离设计工况等情况而导致气相二氧化碳的压力不足时，容易出现气相二氧化碳的压力下降到二氧化碳储能系统所适用的储能压力范围以外，进而导致二氧化碳储能系统的系统效率下降甚至无法正常运行。

[0042] 本发明实施方式中，可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统包括控制模块18和可变温冷源组件300。与相关技术不同的是，控制模块18可以根据储能组件100中的气相二氧化碳的状态参数对可变温冷源组件300的工作状态进行控制，避免可变温冷源组件300提供的冷量不足或者冷却介质的温度不足够低而导致流入二氧化碳冷凝器7的二氧化碳不能够被充分冷凝液化的问题。换言之，本发明实施方式的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统能够通过控制模块18对可变温冷源组件300进行控制，可变温冷源组件300输出适应二氧化碳冷凝器7的冷凝温度需求的冷却介质，进而使得可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统其低储能压力气相二氧化碳能被冷凝为液相储存在储能容器8中。因此该可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统所适应的储能压力范围大幅扩展，具有适应宽储能压力范围特性，进而使得可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统能够保持较高的储能效率和保证正常运行，并提高可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统的灵活性。

[0043] 具体的，在本发明实施方式提供的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统，可以采用如下控制方法进行控制，以扩大可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统所适应的储能压力范围：

[0044] 在储能阶段，所述储能组件100和所述二氧化碳冷凝器7工作以将所述储气库1中的气相二氧化碳压缩并冷凝为液相二氧化碳，并存储于所述储能容器8中；所述控制模块18根据所述储能组件100输出的气相二氧化碳的状态参数控制所述可变温冷源组件300的工作状态，进而控制所述可变温冷源组件输出对应工作参数的冷却介质，以保证流经所述二氧化碳冷凝器7的气相二氧化碳被冷凝至液相。

[0045] 在本发明的一种实施方式中，参见图1，可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统还包括位于储能容器8和释能组件200之间的二氧化碳蒸发器9；二氧化碳蒸发器9的二氧化碳入口与储能容器8的出口连接，二氧化碳蒸发器9的二氧化碳出口与释能组件200的入口连接。在释能阶段，可以使得储能容器8中的液相二氧化碳流入二氧化碳蒸发器9的二氧化碳通道中，液相二氧化碳在二氧化碳蒸发器9中被加热而蒸发形成气相二氧化碳；释能组件200工作，以使得气相二氧化碳膨胀发电，并使得膨胀后的气相二氧化碳存储于储气库1中。

[0046] 如下，结合附图对本发明实施方式提供的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统的结构、原理和效果做进一步的解释和说明。

[0047] 在本发明的一种实施方式中，所述储能组件100还包括检测器，用于获取储能组件100输出的气相二氧化碳的状态参数并发送至控制模块18，以便控制模块18根据所获取的气相二氧化碳的状态参数来控制可变温冷源组件300的工作状态。可选的，检测器的数量可以为一个或者多个，检测器的种类可以为一个或者多个，以满足获取所需的气相二氧化碳的状态参数为准。例如，当状态参数包括气相二氧化碳的流量时，检测器可以包括流量计；
当状态参数包括气相二氧化碳的温度时，检测器可以包括温度计；当状态参数包括气相二氧化碳的储能压力时，检测器可以包括压力计。

[0048] 在本发明的一种实施方式中，储能组件输出的气相二氧化碳的状态参数包括气相二氧化碳的储能压力；所述控制模块18用于根据所述储能组件输出的气相二氧化碳的储能压力，控制所述可变温冷源组件300输出对应温度的冷却介质至所述二氧化碳冷凝器7。换言之，可变温冷源组件300为在控制模块18控制下的可变温冷源；当储能组件100的压缩机出力不足或者其他原因导致气相二氧化碳的储能压力改变时，可变温冷源组件300可以在控制模块18的控制下为二氧化碳冷凝器7提供不同温度的冷却介质，以保证气相二氧化碳在二氧化碳冷凝器7中被冷凝。控制模块18可以根据二氧化碳的储能压力，控制可变温冷源组件300的制冷状态以控制可变温冷源组件300提供至二氧化碳冷凝器7的冷却介质的温度，以保证二氧化碳冷凝器7中的气相二氧化碳能够被降温至冷凝温度或以下。这可以使得可变温冷源组件300提供的冷却介质的温度与气相二氧化碳的冷凝温度相匹配，进而保证二氧化碳冷凝器7中的气相二氧化碳能够被冷凝。可选的，控制模块18可以根据二氧化碳的储能压力确定二氧化碳的冷凝温度。

[0049] 在一种示例中，控制模块18可以通过对可变温冷源组件300的制冷状态的控制，来使得提供至二氧化碳冷凝器7的冷却介质的温度低于所确定的二氧化碳的冷凝温度，例如使得提供至二氧化碳冷凝器7的冷却介质的温度比所确定的二氧化碳的冷凝温度低3～10°。

[0050] 在本发明的一种实施方式中，所述气相二氧化碳的状态参数包括所述二氧化碳的流量和二氧化碳的储能压力。控制模块18用于根据储能组件输出的气相二氧化碳的流量和储能压力，控制所述可变温冷源组件300输出对应温度和流量的冷却介质至所述二氧化碳冷凝器7。例如，控制模块18对可变温冷源组件300的流量状态和温度状态进行控制，使得冷却介质所提供的冷量能够满足气相二氧化碳冷凝所需的冷量。这可以使得可变温冷源组件300提供的冷却介质的流量与气相二氧化碳的流量相匹配，避免可变温冷源组件300提供的冷却介质的流量不足而导致气相二氧化碳的液化不足，也避免可变温冷源组件300提供的冷却介质的流量过大而导致浪费。

[0051] 进一步的，气相二氧化碳的状态参数包括所述二氧化碳的流量、二氧化碳的储能压力和二氧化碳的温度；所述控制模块18用于根据所述储能组件100输出的气相二氧化碳的流量和温度，控制所述可变温冷源组件输出对应流量的冷却介质至所述二氧化碳冷凝器。例如，控制模块18可以根据气相二氧化碳的储能压力确定气相二氧化碳的冷凝温度，根据储能组件输出的气相二氧化碳的温度和冷凝温度，以及二氧化碳的流量，可以确定二氧化碳冷凝器7中气相二氧化碳在冷凝过程中的放热量。基于所确定的气相二氧化碳的放热量，控制模块18可以控制可变温冷源组件300的制冷状态和/或流量状态中的至少一种，例如同时控制制冷状态和流量状态，以使得可变温冷源组件300向二氧化碳冷凝器7提供的冷却介质的吸热功率能够满足气相二氧化碳的放热功率的要求。

[0052] 在本发明的一些实施方式中，储能组件100包括一个或一个以上串联或者并联的储能换热单元110，每个所述储能换热单元包括二氧化碳压缩机101(例如图5中的二氧化碳第一压缩机3，或者例如图6、8、10中的二氧化碳第一压缩机3、二氧化碳第一压缩机5)和二氧化碳换热器102(例如图5的二氧化碳第一换热器4，或者例如图6、8、10中的二氧化碳第一换热器4、二氧化碳第二换热器6)，所述二氧化碳压缩机101的出口与所述二氧化碳换热器102的二氧化碳入口连接；始端的所述储能换热单元110中的所述二氧化碳压缩机101与所述储气库1连接，末端的所述储能换热单元110中的所述二氧化碳换热器102与所述二氧化碳冷凝器7连接，所述储能组件输出的气相二氧化碳的储能压力，为末端的所述储能换热单元的二氧化碳压缩机出口的二氧化碳的压力、二氧化碳换热器的二氧化碳出口的二氧化碳的压力，或者二氧化碳冷凝器的二氧化碳通道的入口的二氧化碳的压力。

[0053] 在本发明的一种实施方式中，参见图2和图3，所述储能组件100包括依次级联(串联)的多个储能换热单元110，任意一个所述储能换热单元110包括二氧化碳压缩机101和二氧化碳换热器102；二氧化碳换热器102具有二氧化碳通道。在同一储能换热单元110中，所述二氧化碳压缩机101的出口与所述二氧化碳换热器102的二氧化碳入口连接。在相邻两级储能换热单元110之间，上一级的二氧化碳换热器102的二氧化碳通道的出口与下一级的二氧化碳压缩机101的入口连接；第一级储能换热单元110的二氧化碳压缩机101的入口与储气库1的出口连接，最后一级储能换热单元110的二氧化碳换热器102的二氧化碳通道的出口与二氧化碳冷凝器7的二氧化碳通道的入口连接。如此，各个二氧化碳压缩机101的出口的二氧化碳压力，逐级升高。在一种示例中，二氧化碳的储能压力，为最后一级所述储能换热单元110的二氧化碳压缩机101出口的二氧化碳的压力(例如图3所示)或者二氧化碳换热器102的二氧化碳通道的出口的二氧化碳的压力(例如图2所示)或者二氧化碳冷凝器7的二氧化碳通道的入口的二氧化碳的压力(例如图2、3所示)。如此，最后一级的储能换热单元110的二氧化碳压缩机101出口或者二氧化碳换热器102出口的二氧化碳的压力，与二氧化碳冷凝器7的二氧化碳通道的入口的气相二氧化碳的压力基本相同。

[0054] 在图2和图3的示例中，示例了储能组件100包括串联的二级和三级储能换热单元110的示例。可以理解的是，根据需要，储能组件100包括四级以上的储能换热单元110。

[0055] 举例而言，在图6所示的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统中，储能组件100包括串联的两级储能换热单元110，即包括依次串联的二氧化碳第一压缩机3、二氧化碳第一换热器4、二氧化碳第二压缩机5、二氧化碳第二换热器6。二氧化碳第一压缩机3的入口与储气库1的出口连接，二氧化碳第一压缩机3的出口与二氧化碳第一换热器4的二氧化碳通道的入口连接，二氧化碳第一换热器4的二氧化碳通道的出口与二氧化碳第二压缩机5的入口连接，二氧化碳第二压缩机5的出口与二氧化碳第二换热器6的二氧化碳通道的入口连接，二氧化碳第二换热器6的二氧化碳通道的出口与二氧化碳冷凝器7的二氧化碳通道的入口连接。

[0056] 在本发明的另外一种实施方式中，储能组件100可以仅包括一个储能换热单元110，即包括一个二氧化碳压缩机101和一个二氧化碳换热器102。例如，在图5所示的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统中，储能换热单元包括二氧化碳第一压缩机3和二氧化碳第一换热器4。二氧化碳第一压缩机3的入口与储气库1的出口连接，二氧化碳第一压缩机3的出口与二氧化碳第一换热器4的二氧化碳通道的入口连接，二氧化碳第一换热器4的二氧化碳通道的出口与二氧化碳冷凝器7的二氧化碳通道的入口连接。在图5的示例中，控制模块18可以获取二氧化碳第一压缩机3的出口处的气相二氧化碳的状态参数。可以理解的是，在另外的示例中，控制模块18也可以获取二氧化碳第一换热器4的二氧化碳通道的出口处的气相二氧化碳的状态参数。

[0057] 在本发明的一种实施方式中，参见图4，所述可变温冷源组件300包括供冷部分310和制冷部分320。所述供冷部分用于向所述二氧化碳冷凝器7提供冷却介质；所述制冷部分用于在所述控制模块18的控制下控制提供至所述二氧化碳冷凝器7的所述冷却介质的温度。在该实施方式中，制冷部分用于制冷以便对冷却介质进行降温，降温后的冷却介质可以被导入二氧化碳冷凝器7的冷却介质通道中以用于对二氧化碳冷凝器7的二氧化碳通道中的气相二氧化碳进行降温。例如，如图4所示，供冷部分可以向制冷部分提供具有第一温度的冷却介质(图4中以LB1标记)，制冷部分可以在控制模块18的控制下对流经制冷部分的冷却介质的温度进行控制，流出具有第二温度的冷却介质(图4中以LB2标记)；供冷部分使得具有第二温度的冷却介质流入二氧化碳冷凝器7的冷却介质通道中进行换热，从二氧化碳冷凝器7中流出具有第三温度的冷却介质(图4中以LB3标记)。当制冷部分320工作以对流经的冷却介质进行降温时，第二温度低于第一温度。当然的，如果制冷部分不工作，则第二温度基本等于第一温度。

[0058] 在一些示例中，当冷却介质的温度(第一温度)能够满足二氧化碳冷凝器7冷凝气相二氧化碳所需的温度时，制冷部分可以在控制模块18的控制下不工作，即第二温度等于第一温度；供冷部分在控制模块18的控制下使得冷却介质流入二氧化碳冷凝器7的二氧化碳通道中以用于对气相二氧化碳的降温。当冷却介质的温度(第一温度)不能够满足二氧化碳冷凝器7冷凝气相二氧化碳所需的温度时，制冷部分可以在控制模块18的控制下工作，以便降低冷却介质的温度至满足二氧化碳冷凝器7冷凝气相二氧化碳所需的温度(即第二温度)。如此，制冷部分与供冷部分无需同步工作，而是根据工况要求进行工作，这可以减少制冷部分的运行时间以及降低制冷部分的整体功耗，进而降低可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统的功耗和提高储能效率。

[0059] 进一步的，参见图5，供冷部分可以设置有储液器24，例如水箱。当供冷部分工作时，可以使得储液器24中的冷却介质流入二氧化碳冷凝器7的冷却介质通道中。供冷部分中的冷却介质可以先流经制冷部分，然后再从制冷部分流向二氧化碳冷凝器7。当供冷部分中的冷却介质的温度能够满足要求时，制冷部分不工作。当供冷部分中的冷却介质的温度不能够满足要求时，制冷部分可以工作，以使得流经制冷部分的冷却介质被冷却而降温至满足要求的温度。

[0060] 进一步的，流经二氧化碳冷凝器7的冷却介质，可以再流回至储液器24中，以便使得冷却介质循环利用。可选的，储液器24中的冷却介质，也可以作为可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统中其他部分的热源，例如作为二氧化碳蒸发器9的热源，进而实现热量回收的同时降低自身温度，示例性说明，二氧化碳蒸发器9具有二氧化碳通道和热源通道，储液器24一端和二氧化碳蒸发器9的热源通道的入口连接，储液器24的另一端和二氧化碳蒸发器9的热源通道的出口连接。储能时，流经二氧化碳冷凝器7经过升温的冷却介质储存在储液器24中。释能时，储液器24中储存的冷却介质进入二氧化碳蒸发器9的热源通道给流经二氧化碳蒸发器9的二氧化碳通道的二氧化碳加热。

[0061] 在一种示例中，冷却介质可以为水。

[0062] 在一种示例中，控制模块18还可以接收流入制冷部分的冷却介质的温度，进而根据冷却介质的温度判断是否启动制冷部分。换言之，供冷部分具有温度检测器，用于检测流入制冷部分之前的冷却介质的温度(第一温度)并将温度信息反馈至控制模块18。控制模块18可以根据供冷部分反馈的温度信息(第一温度)，判断是否启动制冷部分以便对流经制冷部分的冷却介质进行降温。

[0063] 在一种示例中，供冷部分还设置有驱动泵，控制模块18还可以根据二氧化碳冷凝器7中气相二氧化碳的放热量，控制驱动泵的流量，即控制冷却介质的流量。如此，可以使得冷却介质的流量、驱动泵的流量与气相二氧化碳的流量相匹配，避免驱动泵的流量太大或者太小，进而实现对驱动泵功率的准确控制。这可以避免驱动泵的流量太大而产生不必要的功耗，又可以避免驱动泵的流量太小而导致二氧化碳冷凝器7中的气相二氧化碳的液化不足。可以理解的是，气相二氧化碳的储能压力越低，则所需的冷凝温度越低；对应的，冷却介质的温度也需要越低。气相二氧化碳的流量越大，则气相二氧化碳在冷凝时的放热量越大，则冷却介质的流量也需要越大。

[0064] 在一种示例中，可变温冷源组件300能够为二氧化碳冷凝器7提供0‑20℃的冷却介质(例如0‑20℃的冷水)，能够满足4MPa～7MPa的储能压力需求。如此，该可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统所适应的储能压力范围可以为4MPa～7MPa。

[0065] 在本发明的一种实施方式中，参见图5，所述供冷部分包括第一管路和第二管路；所述第一管路的入口和第二管路的出口与制冷部分连接，所述第一管路的出口与所述二氧化碳冷凝器7的冷却介质通道的入口连接，所述第二管路的入口与所述二氧化碳冷凝器7的冷却介质通道的出口连接。可选的，储液器可以设置于第二管路上。如此，从二氧化碳冷凝器7中流出的冷却介质可以流入储液器24中进行冷却降温；从储液器24中流出的冷却介质可以流经制冷部分后再流入二氧化碳冷凝器7。

[0066] 可选的，储液器可以包括串联的第一储液器和第二储液器；第一储液器的入口与二氧化碳冷凝器7的冷却介质通道的出口连接，第一储液器的出口与第二储液器的入口连接，第二储液器的出口与制冷部分连接。第一储液器和第二储液器之间设置有控制阀。在一种示例中，在储能阶段，第二储液器中的冷却介质温度(第一温度)较低，其可以流经制冷部分后流入二氧化碳冷凝器7以用于对气相二氧化碳进行降温。从二氧化碳冷凝器7流出的冷却介质的温度(第三温度)较高，其可以存储于第一储液器中。如此，可以保证流入制冷部分的冷却介质保持较低温度，进而避免制冷部分启动或者降低制冷部分启动时的功耗。进一步的，存储于第一储液器中的冷却介质具有较高的温度，其可以作为热源被利用(例如作为二氧化碳蒸发器9的热源)后而降温，降温后的冷却介质可以流入第一储液器中以作为二氧化碳冷凝器7的冷源。

[0067] 可以理解的是，当供冷部分设置有驱动泵时，驱动泵可以设置于第一管路，也可以设置于第二管路。在一种示例中，驱动泵设置于第二储液器与制冷部分之间，或者驱动泵设置于第一管路。

[0068] 在本发明的一种实施方式中，参见图5，所述制冷部分包括制冷剂压缩机20、制冷剂冷凝器21、制冷剂膨胀阀22和制冷剂蒸发器23。制冷剂冷凝器21具有制冷剂通道，制冷剂蒸发器23具有制冷剂通道和冷却介质通道。所述制冷剂压缩机20的出口与所述制冷剂冷凝器21的制冷剂通道的入口连接，所述制冷剂冷凝器21的制冷剂通道的出口与所述制冷剂膨胀阀22的入口连接，所述制冷剂膨胀阀22的出口与所述制冷剂蒸发器23的制冷剂通道的入口连接，所述制冷剂蒸发器23的制冷剂通道的出口与所述制冷剂压缩机20的入口连接。所述供冷部分包括第一管路和第二管路；所述第一管路的入口与所述制冷剂蒸发器23的冷却介质通道的出口连接，所述第一管路的出口与所述二氧化碳冷凝器7的冷却介质通道的入口连接，所述第二管路的入口与所述二氧化碳冷凝器7的冷却介质通道的出口连接，所述第二管路的出口与所述制冷剂蒸发器23的冷却介质通道的入口连接。

[0069] 制冷部分在工作时，液相制冷剂经过制冷剂膨胀阀22后膨胀降压后而进入制冷剂蒸发器23的制冷剂通道；液相制冷剂在制冷剂蒸发器23的制冷剂通道内与流经制冷剂蒸发器23的冷却介质通道的冷却介质进行换热升温，使得冷却介质温度下降；在该过程中，液相制冷剂可以吸热蒸发为气相制冷剂。该气相制冷剂可以经过制冷剂压缩机20压缩增压后，进入制冷剂冷凝器21的制冷剂通道中进行换热降温，冷凝为液相制冷剂。如此，制冷部分工作时，可以为流经制冷剂蒸发器23的制冷剂通道的冷却介质进行降温。当制冷部分在控制模块18的控制下工作时，其制冷剂压缩机20、制冷剂冷凝器21、制冷剂膨胀阀22和制冷剂蒸发器23中的任意一者或者多者的工作状态可以受到控制模块18的控制，进而达成对制冷温度和制冷速度(制冷功率)的控制。

[0070] 在一种示例中，所述控制模块18被配置为：根据所述二氧化碳的压力，控制所述制冷剂膨胀阀22的开度。如此，通过对制冷剂膨胀阀22的开度的控制，可以控制制冷剂蒸发器23中的制冷剂的压力，进而实现对制冷剂的蒸发压力的控制，由此实现对制冷剂蒸发器23中制冷剂的蒸发温度的控制。通过对制冷剂中蒸发温度的控制，可以实现对流经制冷剂蒸发器23的冷却介质的温度的控制，使得流出制冷剂蒸发器23的冷却介质的温度能够满足使得二氧化碳冷凝器7中的气相二氧化碳冷凝所需的温度。可以理解的是，在制冷剂压缩机20所输出制冷剂的压力恒定时，调节制冷剂膨胀阀22的开度可以实现对制冷剂蒸发压力的调节。

[0071] 在一种示例中，参见图6，所述制冷部分还包括位于所述制冷剂膨胀阀22和所述制冷剂蒸发器23之间的流量阀流量控制阀31。所述控制模块18被配置为，根据所述二氧化碳的流量，控制所述流量控制阀31的开度。如此，通过对流量控制阀31的开口的控制，可以控制流入制冷剂蒸发器23的制冷剂的流量，进而控制制冷部分的制冷速度(制冷功率)，使得制冷部分的制冷速度与二氧化碳的流量相匹配。这既可以避免制冷部分制冷速度不足而导致二氧化碳冷凝器7中气相二氧化碳不能够充分液化的风险，又可以避免制冷部分制冷速度过快(制冷功率过大)而导致冷量过剩所产生的浪费。

[0072] 在一种示例中，制冷剂可以为有机制冷剂，尤其是可以选自R22、R410a、R404a等型号的制冷剂，以满足制冷要求和环保要求。

[0073] 在一种示例中，制冷剂冷凝器21可以为空冷冷凝器，其可以利用空气对位于制冷剂通道中的气相制冷剂进行降温，使得气相制冷剂冷凝为液相制冷剂。

[0074] 在另一种示例中，制冷剂冷凝器21可以为水冷冷凝器，其可以利用水(例如常温水或者冷水)对制冷剂通道中的气相制冷剂进行降温，使得气相制冷剂冷凝为液相制冷剂。

[0075] 在另外一些实施方式中，参见图7和图8，所述可变温冷源组件300可以包括制冷剂压缩机20、制冷剂冷凝器21和制冷剂膨胀阀22。其中，制冷剂冷凝器21具有冷却介质通道。所述制冷剂压缩机20的入口与所述二氧化碳冷凝器7的冷却介质通道的出口连接，所述制冷剂压缩机20的出口与所述制冷剂冷凝器21的制冷剂通道的入口连接，所述制冷剂冷凝器
21的制冷剂通道的出口与所述制冷剂膨胀阀22的入口连接，所述制冷剂膨胀阀22的出口与所述二氧化碳冷凝器7的冷却介质通道的入口连接。所述控制模块18被配置为，根据所述二氧化碳的压力，控制所述制冷剂膨胀阀22的开度。在该实施方式中，液相冷却介质可以通过制冷剂膨胀阀22后膨胀降压，作为低温冷却介质进入二氧化碳冷凝器7的冷却介质通道中与二氧化碳冷凝器7的二氧化碳通道中的气相二氧化碳换热。在二氧化碳冷凝器7中的换热过程中，二氧化碳通道中的气相二氧化碳降温而冷凝为液相二氧化碳；冷却介质通道中的低温冷却介质吸热而蒸发为气相冷却介质并作为升温冷却介质。升温冷却介质通过制冷剂压缩机20而被压缩增压，压缩增压后的制冷剂压缩机20通过制冷剂冷凝器21的冷却介质通道而被冷却为液相冷却介质。

[0076] 其中，液相冷却介质通过制冷剂膨胀阀22膨胀降压后进入二氧化碳冷凝器7的冷却介质通道，制冷剂膨胀阀22的开度大小决定了二氧化碳冷凝器7的冷却介质通道中的压力的大小，该压力即为冷却介质通道中的冷却介质的蒸发压力。冷却介质的蒸发压力决定了冷却介质蒸发为气相时的蒸发温度，该蒸发温度需要低于二氧化碳冷凝器7的二氧化碳通道中气相二氧化碳的冷凝温度，才能够使得气相二氧化碳冷凝。在该实施方式中，控制模块18通过对制冷剂膨胀阀22的开度的控制，可以控制液相冷却介质在冷却介质通道中与气相二氧化碳换热蒸发时的蒸发温度，进而确保气相二氧化碳能够被完全冷凝。

[0077] 在一种示例中，参见图8，所述可变温冷源组件300还包括位于所述制冷剂膨胀阀22和所述二氧化碳冷凝器7之间的流量控制阀31。所述控制模块18还被配置为，根据所述二氧化碳的流量，控制所述流量控制阀31的开度。如此，通过对流量控制阀31开度的控制，可以控制流入二氧化碳冷凝器7的冷却介质通道中的液相冷却介质的流量，进而控制制冷部分的制冷量，使得制冷部分的制冷量与气相二氧化碳冷凝时的吸热量相匹配。

[0078] 在本发明的一种实施方式中，参见图4，在储能组件100与储气库1之间还可以设置有第一控制阀29。这样，通过控制第一控制阀29的打开或者关闭，可以控制储气库1与储能组件100之间是否通路。在一种示例中，在释能阶段，可以使得第一控制阀29关闭，以使得储气库1能够存储气相二氧化碳。

[0079] 在本发明的一种实施方式中，参见图6，在储能组件100和储气库1之间可以设置有预热器2。在储能阶段，储气库1中具有较低温度和压力的气相二氧化碳时，可以流经预热器2后流入储能组件100；气相二氧化碳在流经预热器2时可以被加热升温。

[0080] 在本发明的一种实施方式中，在储能容器8的出口与二氧化碳蒸发器9的二氧化碳通道的入口之间设置有第四控制阀32。通过控制第四控制阀32的打开或者关闭，可以控制储能容器8中的液相二氧化碳是否能够流入二氧化碳蒸发器9中。

[0081] 在本发明的实施方式中，所述释能组件200包括至少一级释能换热单元；各个所述释能换热单元通过管道串联于所述二氧化碳蒸发器9和所述储气库1之间。所述释能换热单元包括透平(例如图5中的透平13，或者例如图6、8、10中的透平11、透平13)和释能换热器(例如图5中的释能换热器12，或者例如图6、8、10中的释能换热器10、释能换热器12)。其中，透平包括透平和透平所驱动的发电机。释能换热器具有二氧化碳通道。在同一释能换热单元中，透平的入口与释能换热器的二氧化碳通道的出口连接。在工作时，气相二氧化碳可以先流经释能换热器的二氧化碳通道而被加热升温，加热升温后的气相二氧化碳在流经透平时膨胀而驱动透平发电。

[0082] 在本发明的一种实施方式中，参见图5，释能组件200包括一个释能换热单元，该释能组件200包括一个透平13和一个释能换热器12；释能换热器12的二氧化碳通道的入口与二氧化碳蒸发器9的二氧化碳通道的出口连接，透平13的入口与释能换热器12的二氧化碳通道的出口连接，透平13的出口与储气库1的入口连接。在释能阶段，流经释能换热器12的二氧化碳通道的气相二氧化碳可以被释能换热器12的换热介质通道中的换热介质加热；加热后的气相二氧化碳流入透平13中膨胀以推动透平13的透平转动，进而带动和透平13连接的发电机发电。

[0083] 在本发明的另一种实施方式中，参见图6，释能组件200包括依次级联的多个释能换热单元。其中，第一级释能换热单元的释能换热器10，其二氧化碳通道的入口与二氧化碳蒸发器9的二氧化碳通道的出口连接；最后一级释能换热单元的透平13的出口与储气库1的入口连接；在相邻两级释能换热单元中，上一级释能换热单元的透平11的出口与下一级释能换热单元的释能换热器12的二氧化碳通道的入口连接。在图6的示例中，释能组件200包括两级级联的释能换热单元。可以理解的是，在本发明实施方式的其他示例中，释能组件200也可以包括三级或者以上的释能换热单元。

[0084] 在本发明的一种实施方式中，参见图6，在释能组件200与储气库1之间还设置有二氧化碳冷却器14，释能组件200流出的气相二氧化碳流过二氧化碳冷却器14时被进一步冷却至常温常压，然后被存储于储气库1中。这样，释能组件200流出的气相二氧化碳可以被冷却降温后被存储于储气库1中，以利于储气库1运行安全。

[0085] 在本发明的一些实施方式中，所述可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统还包括换热组件。参见图9和图10，所述换热组件包括储冷罐15和储热罐16；所述储冷罐15中的换热介质能够流经所述储能组件100以便对储能组件100中的气相二氧化碳进行降温，该换热介质在储能组件100中吸热升温后流入储热罐16。所述储热罐16中的换热介质能够流经所述释能组件200以便对释能组件200中的气相二氧化碳进行加热，并在释热降温后流入所述储冷罐15。在一种示例中，参见图10，储能组件100中的二氧化碳第一换热器4、二氧化碳第二换热器6具有换热介质通道，储冷罐15中的换热介质流入二氧化碳第一换热器4、二氧化碳第二换热器6的换热介质通道中以便与位于二氧化碳第一换热器4、二氧化碳第二换热器6的二氧化碳通道中的气相二氧化碳进行换热。释能组件200中的释能换热器10、释能换热器12具有换热介质通道，储热罐16中的换热介质流入释能换热器10、释能换热器12的换热介质通道中以便与位于释能换热器10、释能换热器12的二氧化碳通道中的气相二氧化碳进行换热。

[0086] 这样，在储能阶段，储冷罐15中的换热介质可以流经储能组件100，具体的，流经储能组件100的二氧化碳第一换热器4、二氧化碳第二换热器6的换热介质通道；如此，流经二氧化碳第一换热器4、二氧化碳第二换热器6的二氧化碳通道的气相二氧化碳可以被冷却降温，而流经二氧化碳第一换热器4、二氧化碳第二换热器6的换热介质通道的换热介质可以被加热并被存储于储热罐16中。如此，在储能阶段，可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统可以实现压缩储能和热量回收。在释能阶段，储热罐16中的换热介质可以流经释能组件200，具体的，流经释能组件200的释能换热器10、释能换热器12的换热介质通道，这样可以为流经释能换热器10、释能换热器12的二氧化碳通道的气相二氧化碳供热，流经释能换热器10、释能换热器12的换热介质通道的换热介质可以被冷却而后存储于储冷罐15中。这样，在释能阶段，可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统可以实现释能发电和冷量回收。

[0087] 在本发明的一种实施方式中，参见图10，储冷罐15的出口与二氧化碳第一换热器4、二氧化碳第二换热器6的换热介质通道的入口之间设置有第二控制阀30。这样，可以通过打开或者关闭第二控制阀30，来控制储冷罐15是否能够向二氧化碳第一换热器4、二氧化碳第二换热器6提供低温的换热介质。

[0088] 在本发明的一种实施方式中，参见图10，储热罐16的出口与释能换热器10、释能换热器12的换热介质通道的入口之间设置有第三控制阀33。这样，可以通过打开或者关闭第三控制阀33，来控制储热罐16是否能够向释能换热器10、释能换热器12提供高温的换热介质。

[0089] 在本发明的一种实施方式中，参见图10，在换热介质从储冷罐15流向储热罐16的流路上(尤其是该流路的管道上)，可以设置有驱动泵。在储能阶段，可以使得驱动泵工作，以使得储冷罐15中的换热介质经二氧化碳第一换热器4、二氧化碳第二换热器6的换热介质通道流入储热罐16。

[0090] 在本发明的一种实施方式中，参见图10，在换热介质从储热罐16流向储冷罐15的流路上(尤其是该流路的管道上)，可以设置有驱动泵。在释能阶段，可以使得驱动泵工作，以使得储热罐16中的换热介质经释能换热器10、释能换热器12的换热介质通道流入储冷罐15。

[0091] 在本发明的一种实施方式中，参见图10，在释能换热器10、释能换热器12的换热介质通道的出口与储冷罐15的入口之间可以设置有换热介质冷却器17，换热介质冷却器17可以对从释能换热器10、释能换热器12中流出的换热介质进一步降温，降低存储进入储冷罐15中的换热介质的温度。

[0092] 如下，以图6所示例的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统为例，对本发明的可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统的一种工作过程进行示例性说明。在该示例中，储液器24为水箱，可变温冷源组件300可以为冷水机组子系统。

[0093] 当用户处于用电低谷时，关闭第四控制阀32、第三控制阀33，打开第一控制阀29、第二控制阀30和流量控制阀31，可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统的储能部分进行工作。常温常压的二氧化碳由储气库1进入预热器2内升温后进入二氧化碳第一压缩机3，低谷电力带动二氧化碳第一压缩机3对二氧化碳进行压缩，被压缩后的二氧化碳进入二氧化碳第一换热器4换热降温，将热量传递给来自储冷罐15中的换热介质，降温后的二氧化碳进入二氧化碳第二压缩机5，低谷电力带动二氧化碳第二压缩机5将二氧化碳压缩至储能压力，二氧化碳第二压缩机5给控制模块18一个储能压力信号(即气相二氧化碳的储能压力)，控制模块18根据气相二氧化碳的储能压力来计算气相二氧化碳的冷凝温度，并将气相二氧化碳冷凝温度指令发给冷水机组子系统(作为可变温冷源组件300)，二氧化碳第二压缩机5出来的高压二氧化碳随后进入二氧化碳第二换热器6换热降温，将热量传递给来自储冷罐15中的换热介质，之后进入二氧化碳冷凝器7中，冷水机组子系统根据气相二氧化碳冷凝温度指令产生所需温度的低温水，气相二氧化碳与该低温水换热后冷凝为液相二氧化碳并存储在储能容器8内。

[0094] 冷水机组子系统与储能部分同时进行工作。制冷剂经制冷剂压缩机20压缩后进入制冷剂冷凝器21被冷凝为液相制冷剂，高压液相制冷剂进入制冷剂膨胀阀22节流膨胀，最后制冷剂进入制冷剂蒸发器23与来自水箱(作为储液器24)中的水换热，制冷剂吸热蒸发为气相制冷剂后重新进入制冷剂压缩机20，水箱中的水放热降温产生低温水进入二氧化碳冷凝器7吸热升温，为气相二氧化碳冷凝提供冷量。吸热升温后的水重新回到水箱(作为储液器24)。至此完成为二氧化碳冷凝器7供应冷量的工作。

[0095] 控制模块18控制冷水机组子系统的一种工作原理为：

[0096] 二氧化碳第二压缩机5(最后一级压缩机)给控制模块18一个储能压力信号(即气相二氧化碳的压力的信号)，控制模块18根据储能压力来计算气相二氧化碳冷凝温度，并将气相二氧化碳冷凝温度的相关指令发给冷水机组子系统(例如制冷剂蒸发器23)，冷水机组子系统(例如制冷剂蒸发器23)根据二氧化碳冷凝温度来制得所需要的冷量，从而控制自水箱24中的水换热后的水温，进而提供气相二氧化碳冷凝需要的冷量。

[0097] 冷水机组子系统可以是空冷冷水机组也可以是水冷冷水机组，制冷剂蒸发器23根据控制模块18发出的温度指令(即对应制冷剂蒸发温度)确定制冷剂蒸发压力。制冷剂蒸发压力和制冷剂冷凝压力控制制冷剂压缩机20，将从制冷剂蒸发器23出来进入制冷剂压缩机20的气相制冷剂(压力为蒸发压力)压缩，使得气相制冷剂的压力增加到制冷剂冷凝压力；
然后，增压后的气相制冷剂进入制冷剂冷凝器21中冷凝为液相制冷剂。制冷剂蒸发压力和制冷剂冷凝压力还控制制冷剂膨胀阀22的开度，使得从制冷剂冷凝器21出来并进入制冷剂膨胀阀22的液相制冷剂(压力为冷凝压力)膨胀降压，降压后的压力为制冷剂蒸发压力。膨胀降压后的制冷剂进入制冷剂蒸发器23中，蒸发为气相制冷剂。

[0098] 控制模块18还可以获取储能组件100中气相二氧化碳的流量信息，该流量可以为二氧化碳第二压缩机3和二氧化碳第一换热器4之间的管道上的气相二氧化碳的流量，或者为，二氧化碳第一换热器4和二氧化碳第二压缩机5之间的管道上的气相二氧化碳的流量，或者为，二氧化碳第二压缩机5和二氧化碳第二换热器6之间的管道上的气相二氧化碳的流量，或者为，二氧化碳第二换热器6和二氧化碳冷凝器7之间的管道上的气相二氧化碳的流量。控制模块18可以根据二氧化碳流量信息来控制第三控制阀31的开度大小，进而控制进入制冷剂蒸发器23的制冷剂流量，从而控制水箱24中的水进行换热循环的流量，通过二氧化碳流量和制冷剂流量的精确匹配，使得冷水机组子系统所耗的电量最小，水箱24循环水量最小。

[0099] 当用户处于用电高峰时，关闭第一控制阀29、第二控制阀30、打开第四控制阀32、第三控制阀33，可适应宽储能压力范围的二氧化碳储能系统的释能部分进行工作。储能容器8内的液相二氧化碳进入二氧化碳蒸发器9升温蒸发为气相二氧化碳；气相二氧化碳进入二氧化碳第三换热器10内与来自储热罐16的部分储热介质换热升温，高温高压的二氧化碳进入二氧化碳第一透平11内膨胀做功，带动发电机发电。之后，中温中压的气相二氧化碳进入二氧化碳第三换热器11内，与来自储热罐16的剩余储热介质换热升温，高温中压的二氧化碳进入二氧化碳第二透平13内继续膨胀做功，带动发电机发电。最后，低温常压的二氧化碳经二氧化碳冷却器14冷却后存储在储气库1内。经两个换热器放热降温后的中温换热介质，经换热介质冷却器17放热降温后，储存在储冷罐15中。至此完成工作工质的膨胀与热量释放。

[0100] 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。

[0101] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。