CN115596990A - 用于液化气体储存的具有汽化管理的***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体或液体的贮存或分配领域，公开了用于液化气体储存的具有汽化管理的***和方法。该***包括用于储存液化燃料的低温罐、用于提供和压缩第一部分液化燃料的泵、用于向第一部分液化燃料提供冷却负荷的热交换器、以及用于使来自热交换器的第一部分液化燃料膨胀成包括液相和气相的多相流的膨胀阀，该多相流具有比来自低温罐的第一部分液化燃料的初始温度低的温度。该***还包括用于分离多相流中的液相和气相的液‑汽分离器，所述液相返回到低温罐中。该***和方法最小化或消除了诸如氢的液化燃料的损失，或具有零氢汽化损失。低温罐中的液化燃料的氢气或蒸汽还可用于提供备用电力以及用于提供冷却负荷。

Description

用于液化气体储存的具有汽化管理的***和方法
技术领域
本发明涉及气体或液体的贮存或分配领域，具体涉及用于液化气体储存的具有汽化管理的***和方法。
背景技术
许多机动车辆目前由使用化石燃料的内燃机提供动力。由于与燃烧石油衍生燃料相关的有限供应和不利的环境影响，现在正在开发由替代环保燃料(如氢)提供动力的车辆。通过氢燃料与氧化剂(如空气)的电化学反应，燃料电池可用于为机动车辆生产电力。其它氢动力车辆可通过氢气燃烧提供动力。向燃料电池车辆(FCV)和其它氢动力车辆供给燃料或加氢，与向车辆中添加石油基燃料如汽油相比，提出了不同的挑战。
用于燃料电池车辆的加氢站可在燃料作为压缩气态氢分配给车辆之前以气体或液体的形式储存。液化气体或液态氢等燃料可以储存在与环境绝热的低温罐中。然而，由于液体吸收了环境中的热量，泄漏到罐中的热量导致液化气体蒸发以产生“汽化”蒸汽。随着蒸汽在罐内持续积聚，罐内的压力增加。过量的蒸汽必须通过安全阀排放到环境中，以使罐体保持在压力极限之下，从而导致一些液化燃料或气体的损失。需要具有最小或零汽化的***。
发明内容
本发明提供了一种用于液化气体或燃料储存的具有汽化管理的***和方法。例如，液化燃料包括或为氢，并且该***为用于储存和/或使用液态氢的***。
根据一些实施方式，一种***包括被配置为在其中储存液化燃料的低温罐、与低温罐流体联接的泵、与泵联接的热交换器、膨胀阀、以及与膨胀阀流体联接的液-汽分离器。泵被配置为提供或泵送来自低温罐的第一部分液化燃料，同时将第一部分液化燃料压缩至更大的压力。热交换器被配置为向来自泵的第一部分液化燃料提供冷却负荷。膨胀阀被配置为将来自热交换器的第一部分液化燃料膨胀成包括液相和气相的多相流。多相流的温度低于来自低温罐的第一部分液化燃料的初始温度。液-汽分离器流体地联接到膨胀阀并且被配置为分离多相流中的液相和气相。液相被配置为返回到低温罐中。在一些实施方式中，液化燃料包括或者为氢。所述泵包括一个或多个浸没式液体泵，所述一个或多个浸没式液体泵设置在低温罐内部并且被配置为压缩和增加待泵出的第一部分液化燃料的压力。
在一些实施方式中，该***还包括膨胀涡轮机，其与热交换器和膨胀阀联接。所述膨胀涡轮机被配置为将来自热交换器的第一部分液化燃料等熵地膨胀。在一些实施方式中，所述膨胀阀为焦耳-汤姆逊(J-T)阀。该***还可以包括联锁室，该联锁室流体地联接到低温罐并且被配置为使所述液相返回到低温罐中。所述液相可与液化燃料混合或被喷洒到低温罐的顶部空间中。在所述顶部空间中可能存在汽相。
在一些实施方式中，液-汽分离器被配置为向热交换器提供气相，以便为来自泵的第一部分液化燃料提供额外的冷却负荷。此外，低温罐可被配置为将液化燃料的汽相从低温罐的顶部空间提供至热交换器，以用于向来自泵的第一部分液化燃料提供额外的冷却负荷。该***还可以包括与热交换器联接的制冷单元和备用电源单元中的至少一个或两个。制冷单元被配置为从热交换器接收气体或汽相并且向诸如数据中心的设施提供冷却负荷。备用电源单元被配置为从热交换器接收气体或汽相并且产生电力。备用电源单元包括一个或多个燃料电池或内燃机用于发电。
在一些实施方式中，该***还可以包括燃料供应站，该燃料供应站包括分配器。该燃料供应站被配置为从低温罐接收第二部分液化燃料并且将其以气体燃料或液体燃料的形式分配到接收燃料罐，诸如用于车辆的车载燃料罐。
在另一方面，本发明提供了一种方法。该方法包括以下步骤：提供储存在低温罐内的液化燃料，以及通过与所述低温罐流体联接的泵从所述低温罐泵送第一部分液化燃料，同时将所述第一部分液化燃料压缩至更高的压力。该方法还包括通过热交换器冷却来自泵的第一部分液化燃料，该热交换器可与来自***的低温气流(顶部空间的汽相或液-汽分离器之后的气相)联接，以及通过膨胀阀将来自热交换器的第一部分液化燃料膨胀成多相流。冷却过程可为基本等压的。所述多相流包括液相和气相，并且具有比来自低温罐的第一部分液化燃料的初始温度低的温度。该方法还包括通过流体地联接到膨胀阀的液-汽分离器分离多相流中的液相和气相，并且使液相从液-汽分离器返回到低温罐中。
在一些实施方式中，液化燃料包括或者为氢。所述泵包括设置在低温罐内部的一个或多个浸没式液体泵。该方法还可以包括通过与热交换器和膨胀阀联接的膨胀涡轮机将来自热交换器的第一部分液化燃料等熵地膨胀。在一些实施方式中，所述膨胀阀为焦耳-汤姆逊阀。
在一些实施方式中，所述液相通过流体地联接到低温罐的联锁室返回到低温罐中。所述液相被供给到低温罐的液相中，或者可以在顶部填充过程中被喷入低温罐的顶部空间的汽相中。
在一些实施方式中，该方法还包括将来自液-汽分离器的气相提供至热交换器，以用于为来自泵的第一部分液化燃料提供额外的冷却负荷。此外，该方法还可以包括将液化燃料的汽相从低温罐的顶部空间提供至热交换器，以用于向来自泵的第一部分液化燃料提供额外的冷却负荷。该方法还可以进一步包括以下中的至少一个或两个：通过使用来自热交换器的气体或汽相，从与热交换器联接的制冷单元向有需要的设施提供冷却负荷，并且通过使用来自热交换器的气体或汽相在备用电源单元中产生电力。在一些实施方式中，通过备用电源单元中的一个或多个燃料电池产生电力。来自备用电源单元的电力可以被提供给数据中心或泵。制冷单元向需要冷却的设施或环境(例如数据中心)提供冷却负荷。
该方法还可以包括将第二部分液化燃料从低温罐提供至包括分配器的燃料供应站，并且将所述第二部分液化燃料以气体燃料或液体燃料的形式分配至接收燃料罐，例如，车辆的车载燃料罐。
本发明中提供的***和方法提供了如本文所述的许多优点。例如，在一些实施方式中，本发明提供了一种用于氢储存和供应的***。本发明中的***最小化或消除了诸如氢的液化燃料的损失，或具有零氢汽化损失。来自低温罐中的液化燃料的氢气或蒸汽还可用于提供备用电力(例如，为泵提供备用电力)以及用于提供冷却负荷(例如，为数据中心提供冷却负荷)。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下详细描述可以最好地理解本发明。需要强调的是，根据惯例，附图的各种特征不一定按比例绘制。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸被任意扩大或缩小。在整个说明书和附图中，相同的附图标记表示相同的特征。
图1示出了根据一些实施方式的液体、蒸汽和超临界流体的第一示例性***和流动路径的框图。
图2示出了图1的示例性***中的一个示例的示例性状态条件的温度-熵(比熵)图(即T-S图)。
图3示出了根据一些实施方式的液体、蒸汽和超临界流体的第二示例性***和流动路径的框图。
图4示出了低温罐顶部空间质量流量对焦耳-汤姆逊(J-T)膨胀后的液体分数(liquid fraction)和冷却效率的影响。
图5示出了图3的示例性***中的一个示例的示例性状态条件的T-S图。
图6示出了在泵排放压力为900bar时，低温罐顶部空间质量流量对焦耳-汤姆逊(J-T)膨胀后的液体分数和冷却效率的影响。
图7示出了根据一些实施方式的第三示例性***的框图，该***具有汽化管理与使用来自低温罐的氢气的下游发电的集成。
图8示出了根据一些实施方式的第四示例性***的框图，该***具有汽化管理与下游发电和提供冷却负荷的制冷单元的集成。
图9示出了根据一些实施方式的包括加燃料站的第五示例性***的框图。
图10示出了在液氢燃料供应站(LHRS)的示例性燃料供应操作期间，低温罐中的液位、氢气质量流量和低温罐中顶部空间的压力。
图11A示出了根据一些实施方式的示例性方法的流程图。图11B和11C示出了一些步骤的流程图，在图11A的示例性方法中可以包括这些步骤。
图12示出了现有技术中报道的用于发射台过冷***的热力学致冷剂过冷器(thermodynamic cryogen subcooler,TCS)。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
对示例性实施例的描述旨在结合附图来阅读，附图被认为是整个书面描述的一部分。在说明书中，诸如“下”、“上”、“水平”、“垂直”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”以及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)的相关术语应被解释为指代如随后描述的或如在所讨论的附图中示出的方向。这些相关术语是为了便于描述，而不要求设备以特定的方向构造或操作。除非另有明确说明，否则关于连接、联接等的术语，例如“连接”和“互连”，指的是结构直接或通过中间结构间接地彼此固定或连接的关系，以及活动或刚性连接或关系。
为了下文描述的目的，应当理解的是，下文描述的实施方式可以采取替代的变型和实施方式。还应当理解的是，本文所述的具体产品、组合物和/或方法是示例性的，并且不应当被认为是限制性的。
在本发明中，“该”包括复数引用，并且对特定数值的引用至少包括该特定值，除非上下文另有明确指示。当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，应当理解的是，特定值形成另一个实施例。如本文所用，“约X”(其中X是数值)优选地指所引用值的±10％，包括端点值在内。例如，短语“约8”优选地指7.2至8.8(包括端点值7.2和8.8)范围内的值。当存在时，所有范围都是包括性的和可组合的。例如，当列举“1至5”的范围时，所列举的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1-2和4-5”、“1-3和5”、“2-5”等。此外，当提供了备选方案的列表时，该列表可以解释为意味着可以排除任何备选方案，例如，通过权利要求中的否定限制。例如，当列举“1至5”的范围时，所列举的范围可以解释为包括其中1、2、3、4或5中的任一个被否定地排除的情况；因此，对“1至5”的叙述可以被解释为“1和3-5，但不是2”，或简单地被解释为“其中不包括2”。其意是在此明确引用的任何组件、元件、属性或步骤可以明确地排除在权利要求之外，无论这些部件、元件、属性或步骤是否作为替代物列出或者无论它们是否单独引用。
除非另外明确说明，否则本文所用的术语“基本上”如“基本上相同”将被理解为涵盖具有在合适范围内波动的参数，例如具有参数的±10％或±15％波动。在一些实施方式中，波动的范围在±10％内。
除非另外明确说明，否则诸如氢的液化燃料被储存在储存罐中，并且使用泵以液体的形式泵出。它可以以气体燃料或液体燃料的形式被分配到车辆的接收罐中。
如本文所使用的，当元件或部件被描述为形成“连接到”、“联接到”或“接触到”另一元件或部件时，该元件或部件可以直接连接到、直接联接到、直接接触到特定元件或部件，或者通过中间元件或部件与特定元件或部件连接、联接或接触。当元件或部件被称为“直接连接到”、“直接联接到”或“直接接触到”另一元件时，不存在中间元件或部件。
如本文所使用的，本文所用的术语“热联接到”或“热联接”将理解为部件直接联接在一起或通过中间部件联接在一起，使得热可以在部件之间传递，且部件之间可以彼此直接接触或通过中间部件接触。如本文所使用的，本文所用的术语“流体地联接到”或“流体联接”将理解为部件与管道或管线连接，并且被配置为使气体或液体流过该部件。如本文所使用的，本文所用的术语“电连接”或“电气连接”将被理解为涵盖使用有线或无线连接的电气连接。
本文所用的术语“环境温度”将被理解为在环境条件下的温度，例如20-22℃的室温。
如液态氢的液化气体或燃料储存在低温罐中。泄漏到这些罐中的热量导致液体蒸发，产生“汽化”蒸汽并增加罐中顶部空间气体的压力。随着时间的推移，罐中积累的压力导致需要排出顶部空间中的气态氢以将低温罐保持在其压力极限以下。作为排出的替代方案，汽化问题可以通过将冷却负荷引入到低温罐中以抵消热泄漏来解决。
低温液态氢储存的目标是零汽化，这可以最大限度地减少或消除氢作为气体从低温罐中的损失，从而提高操作效率。
J.Andersson等在“大规模氢储存(Large scale storage of hydrogen)，International Journal of Hydrogen Energy 44(2019):11901-11919.”对大规模储氢的选择进行了评述。排出的蒸发气体可以被注入到液化循环的后期阶段中以避免其从***的净损失。然而，用于储存的低温罐必须接近大规模液化设施，或者必须采取措施以收集排出的蒸发气体，并将其输送至液化***。
W.U.Notardonato等“用于使用集成的制冷和储存的大型液氢罐的零汽化方法(Zero boil-off methods for large-scale liquid hydrogen tanks using integratedrefrigeration and storage)，IOP Conference Series:Materials Science andEngineering,278(1),2017.”使用集成的制冷和储存***(IRAS)从液氢罐中移除能量并控制推进剂的状态。进入罐中的热泄漏通过使用氦的低温致冷器利用***罐中的热交换器来消除。一种低温致冷器是Linde LR1620致冷器，其是使用闭环氦致冷***的布雷顿循环单元(Brayton cycle unit)。然而，该方法面临许多挑战，例如，在零汽化操作期间的集成***的温度和压力控制，在具有嵌入式热交换器的低温罐的制造中的挑战，以及氦低温冷却器的能量消耗，包括在循环期间以匹配非稳定冷却工作要求。
D.R.Zakar等报道了使用低温回路热管将一定量产生的蒸汽从罐中移出并将其输送至低温冷却器，在此冷凝回液体并返回至罐。参见D.R.Zakar等“用于无人飞行器的零汽化致冷剂储存低温回路热管(Zero-boil-off cryogen storage cryogenic loop heatpipe for use in unmanned air vehicles)，15th International Energy ConversionEngineering Conference,2017.”热管***需要低温冷却器来使从罐顶部空间提取的蒸汽再液化。
然而，对于使用低温冷却器的***，能够使用膨胀循环在低于30K的温度下提供冷却负荷的现有低温冷却器是复杂的并且需要多个级。基于磁热方法(magnetocaloricprocesses)的替代性低温冷却器仍处于开发阶段，并且等待用于大规模操作的材料和工程的突破。此外，当使用低温冷却器时，低温冷却器***的尺寸也存在限制。多个***可以并行安装，但是由于复杂性、能量使用和资本成本，这对可扩展性提出了挑战。
针对发射台过冷***提出了热力学致冷剂过冷器(TCS)的概念。参见S.Mustafi等“用于长期空间探索的过冷低温推进剂(Subcooling cryogenic propellants for longduration space exploration)，AIAA SPACE 2009Conference&Exposition(2009).”在理论等压冷却过程中，液态氢通过焦耳-汤姆逊阀等焓地膨胀，以使用热交换器将从低温罐循环出来的液态氢进行过冷。来自膨胀流的氢气不会返回到罐中。
然而，在这种TCS概念中，冷却程度受到低温罐内的起始压力和膨胀后的最终压力的限制。膨胀后的氢气必须被压缩以便于在罐***外部使用。例如，需要四级压缩机。膨胀后的氢气不会返回到低温罐。这导致潜在的压力降低，必须通过添加冷氦加压气体来抵消该潜在的压力降低，以防止低温罐的塌陷。
在等焓地膨胀之前压缩来自低温罐的液体物流的可能性还没有被考虑。
本发明提供了一种用于储存液化气体或燃料的具有汽化管理的***和方法。例如，液化燃料包括或为氢，并且该***为用于储存和/或使用液态氢的***。
在一些实施方式中，本发明提供了一种汽化管理***，该***使用压缩-膨胀循环来抵消进入含有液态氢的低温罐中的至少一部分热泄漏，以产生温度低于罐中液态氢温度的液态氢流。所述压缩-膨胀循环包括：从低温罐提取的液态氢流，用于压缩所述液态氢流的液氢泵，用于冷却压缩后的液态氢流的热交换器，用于产生温度低于初始液态氢流的饱和液氢的膨胀器，以及用于输送冷却至温度低于最初从所述低温罐提取的液态氢流的液氢的回流机构。该***可选地包括使用氢来发电的发电***，其中，所述发电***由一部分汽化气体提供动力，并且可选地提供电力来操作泵。本发明还提供了用于燃料供应同时还提供备用电力和冷却负荷的***和方法。例如，该***是加氢站。备用电力和冷却负荷均被供应到需要的场所或设施，例如数据中心。
在图1、3和7-9中，相同的项目用相同的附图标记表示，并且为了简洁，不再重复以上参照前面的附图提供的结构的描述。图2、4、5-6和10示出了与图1、3和7-9中所示***相关的示例的T-S图和特性图，图11A-11C中所述的方法是参考图1、3和7-9中所述的示例性结构来描述的。在不同阶段的相同物流可以使用不同的数字来标记。
参见图1，示例性***100包括低温罐20、泵40、热交换器60、膨胀阀80和液-汽分离器90，该***还可包括膨胀涡轮机70。
低温罐20被配置为在其中储存液化燃料14。低温罐20可以是适于在低温和压力下储存液化燃料14(例如液态氢)的绝热罐。在一些实施方式中，液化燃料14包括或为氢。低温罐20可以包括顶部空间22，液化燃料14的汽相16(汽化)可存在于该顶部空间中。
泵40与低温罐20流体联接，并且被配置为从低温罐20提供或泵送液化燃料14的第一部分1，同时将液化燃料14的第一部分1压缩至更高的压力。泵40包括一个或多个浸没式液体泵，所述一个或多个浸没式液体泵设置在低温罐20内部并且被配置为压缩和增加待泵出的液化燃料流的压力。从泵40排出的液化燃料流(标记为2)可以处于超临界状态。
热交换器60与泵40连接，并被配置为向来自泵40的液化燃料流2提供冷却负荷，冷却流标记为3，并且冷却流3可处于超临界状态。
膨胀涡轮机70与热交换器60和膨胀阀80联接，膨胀涡轮机70被配置为将来自热交换器60的冷却流3等熵地膨胀，同时产生较低温度的出口流(标记为4)。
膨胀阀80被配置为将来自热交换器60或膨胀涡轮机70的液化燃料流膨胀成包括液相7和气相6的多相流5。在一些实施方式中，膨胀阀为焦耳-汤姆逊(J-T)阀。液体被迫通过J-T阀或塞，并且其温度降低。多相流5是液-汽混合相流，其温度低于来自低温罐20的第一部分1的初始温度。
液-汽分离器90流体地联接到膨胀阀80，并且被配置为分离多相流5中的液相7和气相6，液相7被配置为返回到低温罐20中，该返回的液相7向低温罐20提供冷却负荷，以最大限度地减少或消除液化燃料例如液态氢的汽化。
该示例性***100还可以包括联锁室94，其流体地联接至低温罐20并且被被配置为使液相7返回到低温罐20中，联锁室94可以包括至少两个端口，所述至少两个端口可以依次打开以允许以较高的压力将具有较低压力的液体输送到低温罐20中。联锁室94还可以包括止回阀，该止回阀与将低温罐20中的压力降低至低于冷却液体(液相7)压力的操作相结合。液相7可与液化燃料14混合或被喷洒到低温罐20的顶部空间22中，以与可存在于顶部空间22中的汽相16混合。
来自液-汽分离器90的气相6可被提供至热交换器60，用于为来自泵40的液化燃料14的液化燃料流2提供额外的冷却负荷，气相6在通过热交换器60之后被标记为气体8。
作为实施例1，示例性***100已经设计成具有用于等熵压缩的浸没式液体泵，以将液态氢的压力增加到450bar。图2示出了当氢通过具有汽化管理的示例性***100时氢的热力学状态的T-S图。在T-S图中，平行于水平轴的线表示等温过程，平行于垂直轴的线表示等熵过程。
在图2中，氢的过程和状态包括通过泵40的等熵压缩(氢的状态从1到2)、通过热交换器60的冷却(从2到3)、通过膨胀涡轮机70的液体膨胀(从3到4)、通过膨胀阀80例如J-T阀膨胀成多相流(从4到5)和通过液-汽分离器90的分离(从5到6和7)。状态2和3的氢流是超临界的(SC)。在热交换器60中从6到8的气相变化在冷却过程中提供了额外的冷却(从2到3)。
在每个点处的物流的状态列于表1中。
表1
Figure BDA0003513244730000121
在实施例1的热力循环中，从低温罐20中提取液态氢的第一部分1，在该实施例中，低温罐的压力为5bar，温度为27K，第一部分1是饱和液体。当温度为47.4K时，泵将液态氢的第一部分等熵地压缩至450bar，得到的氢流2是超临界的。该超临界氢流与具有较低温度的气体(气相6)进行热交换，以将该超临界氢流的温度冷却至43.0K，超临界的冷却流3通过膨胀涡轮机70等熵地膨胀至30bar(a)，以避免在膨胀涡轮机出口处形成两相流。该温度为27.3K。使用焦耳-汤姆逊阀将出口流4膨胀，产生饱和液体-饱和蒸汽的多相流5。在该实施例中，多相流5的压力为1bar，温度为20.3K。基于焓平衡，该多相流包括77.6％液体和22.4％蒸汽。经过分离之后，得到饱和液体7和饱和蒸汽6，两者均为1bar(a)。饱和蒸汽6用于冷却离开泵的超临界氢流(如上所述)。蒸汽流将超临界氢流从47K冷却到43K，然后，该蒸汽流以38.2K离开汽化管理***，损失了44.04kJ能量。
在20K和1bar下的饱和液体7返回到低温罐中。联锁室用于控制压差以使饱和液体以5bar的压力返回到低温罐中。提供至低温罐的净冷却负荷为68kJ.th/kg H2泵送。使用泵的测量电能需求，720kJ.e/kg H2泵送(0.2kWh/kg)，能量效率为9.5％。该能量效率与低温冷却器***相比是有利的，低温冷却器***可以消耗千瓦的功率以在类似的温度范围内提供瓦特级的冷却功率，对应的效率＜1％。
参见图3，示出了示例性***200。该示例性***200的部件与示例性***100中的部件相同，除了低温罐20可被配置为将液化燃料14的汽相16从低温罐20的顶部空间22提供至热交换器60，以用于对来自泵40的第一部分液化燃料(即液化燃料流2)提供额外的冷却负荷。
作为实施例2，示例性***200已经设计成具有P200H泵(泵至450bar)，顶部空间气体9(汽相16在离开低温罐20之后变成顶部空间气体9)作为附加冷却剂。使用在低温罐的压力(在实施例2中为5bar)下饱和的顶部空间气体9和J-T闪蒸气体(饱和蒸汽6，在实施例2中为1bar的饱和蒸汽)的混合物进行压缩气体的冷却。该混合物是压力为1bar和温度为21.1K的混合流10。理想地，两步法在热力学上更有效，其具有较少的能量损失，其中较热的顶部空间气体(顶部空间气体9)首先冷却泵排出物(液化燃料流2)，然后较冷的J-T闪蒸气体(饱和蒸汽6)进一步冷却泵排出物，但是这种两步法更复杂并且可能更昂贵。相反地，混合流10用于冷却泵排出物更为简单且廉价。
通过改变顶部空间气体相对于J-T闪蒸气体的量，可以获得各种冷却效率，如图4所示。图4示出了低温罐顶部空间质量流量对J-T膨胀后的液体分数和冷却效率的影响。顶部空间质量流量与泵排出流量成比例，冷却效率是J-T闪蒸液体在1bar下相对于泵能量消耗(0.2kWh/kg)的冷却功率。较高的顶部空间气体流量提高了液体分数和冷却效率，但是当液体分数接近100％时，其增长率逐渐减小。液体分数的最佳增长率可能是顶部空间质量流量为0.5kg/kg_泵送处，因为其处于曲线的最陡部分。图5示出了使用该条件的T-S图，其显示了实施例2中物流的热力学状态，表2中也列出了物流的状态。
表2
Figure BDA0003513244730000141
作为实施例3，示例性***200也设计成等熵泵送至900bar，顶部空间冷却。实施例2表明，使用顶部空间气体提高了冷却效率，因此没有顶部空间气体流动是特殊的情况。在实施例3中，使用示例性***200，同时将氢流2压缩至900bar。
图6示出了在泵排放压力为900bar时，低温罐顶部空间质量流量对J-T膨胀后的液体分数和冷却效率的影响。其中，泵送至900bar使用0.4kWh/kg的泵送能量。
在实施例3中，泵40名义上是等熵的，并且氢流2的温度高于实施例1中的温度，因为泵的出口压力较高。此外，使用顶部空间气体9和J-T膨胀后产生的饱和蒸汽6的组合提供冷却负荷。相对于实施例1，即使在没有顶部空间气体冷却的情况下(0.836vs.0.776)，在J-T膨胀后，将氢流2压缩至更高的压力也会导致更高的液体分数。冷却负荷增加，但泵送所需的电能也增加——是450bar时的两倍，达到0.4kWh/kg。此外，在J-T膨胀之后的少量蒸汽意味着使用J-T闪蒸气体(饱和蒸汽6)完成氢流2的大部分冷却。
表3显示了实施例3的物流和热力学状态，其中每千克泵排放流(氢流2)中有0.2千克顶部空间气体。
表3
Figure BDA0003513244730000151
参见图7，示出了示例性***300。除了示例性***300还包括备用电源单元120之外，示例性***300与示例性***200相同。示例性***300示出了汽化管理***与下游发电单元的集成。备用电源单元被配置为从热交换器60接收气体8并产生电力。备用电源单元120包括一个或多个燃料电池或内燃机用于发电。排气11可以是水蒸气。可选地，一个或多个内燃机可以用在备用电源单元120中以通过热循环发电。内燃机的合适的示例包括但不限于往复式发动机、燃气轮机或微型涡轮机以及氢气涡轮机。
作为实施例4，还设计了示例性***300，其中使用聚合物电解质膜(PEM)燃料电池或电池组进行450bar的泵排放和发电。该实施例包括汽化管理***与使用来自低温罐20的H2的下游发电的集成，该实施例示出了使用具有PEM燃料电池的备用电源单元120来发电，其中20kWh/kg H2蒸汽被供给到PEM燃料电池。在该实施例中，由PEM***产生的一部分电力用于为泵40提供动力，相当于从低温罐20抽取的0.2kWh/kg H2。
参见图8，示出了示例性***400。示例性***400与示例性***200相同，除了示例性***400还包括备用电源单元120和与热交换器60联接的制冷单元122，示例性***400示出了汽化管理***与下游发电单元和用于数据中心冷却的制冷单元的集成。制冷单元122被配置为从热交换器60接收气体8并向诸如数据中心的设施124提供冷却负荷。备用电源单元120可联接到制冷单元122，并且被配置为从热交换器60和/或制冷单元122接收氢气并且产生电力。备用电源单元120包括一个或多个燃料电池或内燃机用于发电。
作为实施例5，还设计了示例性***400。为了说明的目的，泵排出压力被设定在450bar，并且顶部空间气体质量流量与泵排出流量的比率被设定为0.5。该实施例具有汽化管理***与使用来自低温罐20的H2的下游发电的集成，其中在H2蒸汽流用于发电之前从其提取额外的冷却负荷(例如，从气体8至气体12)。图8示出了具有诸如数据中心的设施124中的冷却负荷的可选集成。
实施例5显示了在与压缩的液态氢流交换之后，但在其进入备用电源单元120如PEM燃料电池发电单元之前，使用热交换器60从液态氢流中提取冷却负荷。该冷却负荷用于向数据中心提供冷却负荷。该冷却负荷也可以由需要温度低于0℃的冷却散热器的任何工艺使用。在实施例5中，低温罐的压力为5bar，以及来自热交换器的蒸汽的出口温度为33.8K，将蒸汽流升高到-20℃的冷却能约为1.0kWh.th/kg H2。
参见图9，示出了示例性***500。示例性***500与示例性***100相同，除了示例性***500还包括包含分配器的燃料供应站140。示例性***500示出了汽化管理***与用于燃料电池车辆的氢燃料供应站的集成。燃料供应站140被配置为从低温罐20接收液化燃料14的第二部分13，并且将其以气体燃料或液体燃料的形式分配到接收燃料罐，诸如用于车辆的车载燃料罐。燃料供应站140还可包括用于将来自低温罐20的液化燃料14转化成待分配气体燃料的附加的热交换器。
作为实施例6，还设计了示例性***500。在该***中，汽化管理***与用于燃料电池车辆的氢燃料供应站(HRS)集成。在燃料供应站140中，来自泵40的压缩液体H2最终用于将预冷的压缩气体填充或压缩液体氢输送到氢燃料电池车辆的车载H2储存罐。
除了与HRS结合之外，实施例6中的特征是冷却液体的返回。冷却的液体7被储存在具有止回阀的联锁室94中，而不是使用联锁装置。泵40还用于输送作为补给燃料的氢。在一些条件下(例如高流量操作)，低温罐20中的压力下降。在HRS的操作循环期间，当***由于与静态热泄漏相关的汽化而不分配燃料到低温罐20中时，低温罐20中的压力增加。在HRS操作期间，燃料的移除可导致压力降低。在该实施例中，当低温罐的压力下降到冷却的液体7的压力以下时，其可通过止回阀流入低温罐20中。
图10示出了在LHRS燃料供给操作期间低温罐中的顶部空间的压力。在三辆公共汽车连续加油的过程中，压力从6.3bar降到5.5bar。在图10中，从顶部、中部至底部分别示出了低温罐中的液位、氢气质量流量(以kg/hr为单位)和低温罐中的顶部空间的压力(以bar(g)为单位)。从测试***数据库中产生曲线。三次连续加油中，每一次持续约12分钟，分配大约40kg的氢气，并且将低温罐顶部空间的压力降低0.5bar或更多。然而，在加油的空闲时间内，顶部空间的压力恢复约0.2bar，因为低温罐两相***平衡并且静态热泄漏开始。图10中的结果提供了如上所述的压降的证据，这在泵中可能难以实现，并且还支持通过燃料供给操作泵出较暖的液体燃料而将较冷液体流返回到低温罐的动态方法。
在该***和方法中，可以定期进行燃料供给过程。冷却负荷可以从燃料供应站定期产生。可以间歇地生成备用电力。
参见图11A，本发明还提供了如上所述并且也在下面一般地描述的示例性方法600。
在步骤602，提供液化燃料14并将其储存在低温罐20中，在一些实施方式中，液化燃料14包括或为氢。
在步骤604，液化燃料的第一部分1从低温罐20泵送，并且通过与低温罐20流体联接的泵40压缩至更高的压力，液化燃料的第一部分1和后续流被称为第一部分。泵40可以包括设置在低温罐20内部的一个或多个浸没式液体泵。
在步骤606，来自泵40的液化燃料14的第一部分(即在该阶段的液化燃料流2)通过与泵40联接的热交换器60冷却，冷却过程可为基本等压的。
在步骤610，来自热交换器60的液化燃料14的第一部分(即在该阶段的冷却流3)通过膨胀阀80膨胀成多相流5。在一些实施方式中，膨胀阀是焦耳-汤姆逊阀。多相流5包括液相7和气相6，并且具有比来自低温罐20的第一部分的初始温度低的温度。
参见图11B，示例性方法600还可以包括在步骤610之前的步骤608。在步骤608，来自热交换器60的液化燃料的第一部分(即冷却流3)通过与热交换器和膨胀阀联接的膨胀涡轮机70等熵地膨胀。
再次参照图11A，在步骤612，多相流5中的液相7和气相6通过液-汽分离器90分离，该液-汽分离器流体地联接到膨胀阀80。
在步骤614，液相7从液-汽分离器90返回到低温罐20中，在一些实施方式中，液相7通过流体地联接到低温罐的联锁室94返回到低温罐20中。液相7可以被供给到低温罐中的液相中。步骤614可以包括图11B中的步骤616。在步骤616，液相7可以在顶部填充过程中被喷入低温罐20的顶部空间22的汽相中。
在一些实施方式中，在步骤604，使用单个泵(例如，使用P200H泵基)时，LH2流的流量高达280kg/h。当使用多个泵时，每个泵的流量最高为280kg/h，泵送后的氢流的压力最高约为90MPa。在步骤606之后，冷却后的高压流的温度可以具有从低温罐提取的液态氢的温度作为下限。上限可以是通过等熵压缩达到泵出口压力的理论温度(T-S图上的点2，例如图5，此时液化燃料流2没有冷却)。在膨胀步骤610之后，流体6中的液体部分可以在0.5到约0.999的范围内。液相7可具有约20K范围内的温度作为下限，且具有刚好低于从低温罐提取的液体流的温度作为上限。来自顶部空间的用于补充冷却的气体与J-T膨胀后的饱和蒸汽的流速为0kg/kg.泵送至10kg/kg.泵送，作为顶部空间气体流量与泵排出流量的比率。
参见图11C和图7-8，示例性方法600还可以包括步骤622、624、626、628和630中的一个或多个。在步骤622，来自液-汽分离器90的气相6被提供到热交换器60，用于向来自泵40的液化燃料流2提供额外的冷却负荷。
在步骤624，来自低温罐20的顶部空间22的液化燃料的汽相16被提供至热交换器60，以用于向来自泵40的液化燃料流2提供额外的冷却负荷。
该示例性实施例还可以包括步骤626和628中的一个或两个。在步骤626，通过使用来自热交换器60的气体8，从与热交换器联接的制冷单元122向需要的设施提供冷却负荷，制冷单元122向需要冷却的设施或环境提供冷却负荷。例如，来自制冷单元122的冷却负荷可以用于冷却数据中心。备用电力和冷却负荷也可被供应给其它设施，例如分配中心(例如用于HVAC或制冷)。
在步骤628，通过使用来自热交换器60的气体8在备用电源单元120中产生电力，在一些实施方式中，通过备用电源单元120中的一个或多个燃料电池产生电力。可选地，一个或多个内燃机可以用在备用电源单元120中以通过热循环发电。内燃机的合适的示例包括但不限于往复式发动机、燃气轮机或微型涡轮机以及氢气涡轮机。来自备用电源单元120的电力可以被提供给数据中心或泵40。
参考图11C和图9，在步骤630，液化燃料的第二部分13从低温罐提供至包括分配器的燃料供应站，然后以气体燃料或液体燃料的形式分配到接收燃料罐，例如车辆中的车载燃料罐。
参见图12，示出了Mustafi等提出的***150以进行比较。从储罐21抽取低温推进剂，例如氢(TC1)。一部分通过J-T阀81以在较低压力和较低温度下膨胀成两相混合物(TC2)。通过泵41，大部分液态氢作为单相液体被泵入同心管交换器61的壳中。两相氢(TC2)进入同心管热交换器的中心管，并从单相氢中提取热量。两相氢完全蒸发并通过压缩机71排出(TC3)到火炬烟囱，并且没有膨胀的氢返回到储罐。该***需要四级压缩机，并且这被认为是设备的大且重的部件。必须添加氦气以防止储罐的坍塌。
作为比较，本发明中提供的***至少具有如本文所述的差异。例如，泵40用于在等焓膨胀之前增加液态氢的压力。膨胀的氢的一部分(例如，液相7)返回到低温罐20。压力平衡机构用于将液相返回到低温罐20，也消除了对氦维持储罐完整性的要求。还消除了对上述压缩机71的需要。
该***和方法通过使用单级压缩步骤以将冷却负荷提供至储存在低温罐20中的液态氢解决了能量消耗、***复杂性和控制方面的难题。例如，从储存在低温罐20中的液态氢中提取液态氢的第一部分，使用浸没式液体泵40将液态氢的第一部分1压缩到至少100bar，该浸没式液体泵名义上与理论上各向同性压缩过程中低温罐20中的液态氢具有相同的熵。压缩液化燃料流(液体/超临界流)2通过在近似恒定的压力下与来自J-T膨胀的气相6进行热交换而被冷却。任选地，来自低温罐20的顶部空间22的蒸汽9用于提供额外的冷却负荷。来自低温罐的顶部空间气体9和气相6中的任一个在热交换之后都不返回到低温罐，并且它们可以被组合。冷却(超临界)流首先用膨胀涡轮机(等熵地)膨胀至中间压力(例如30bar)以避免两相的形成，随后是焦耳-汤姆逊(J-T)节流过程以在等于或小于从低温罐提取液体的压力下膨胀至两相混合物以产生饱和蒸汽6以及在比低温罐20中液体温度低的温度下的液相7，冷却的液相7返回至低温罐，从而将冷却负荷净引入至低温罐。输送液体的机制包括使用联锁室94，或通过以将净压力降低至膨胀液流压力的速率从低温罐提取氢的燃料供应操作降低低温罐20的压力。如本文所述，在提供冷却负荷之后，氢蒸汽或气体也可用于发电。
通过改变泵排出压力、等压冷却过程的结束温度、膨胀涡轮机膨胀过程的结束压力以及J-T膨胀过程的最终压力，可以进一步优化本发明。泵排出压力、膨胀涡轮机膨胀过程的冷却负荷和等压冷却过程的结束温度是相互联系的，并且存在优化的机会。例如，图4示出了使用浸没式液体泵压缩的模拟结果，该浸没式液体泵在不同的入口温度和压力条件下以饱和液态氢操作，压缩至不同的出口压力。出口温度是入口条件和出口压力的函数，并且受到理想等温或等熵压缩过程所施加的热力学限制的约束。换言之，温度的下限是入口温度，温度的上限是使用热力学关系计算的，该热力学关系假设等熵压缩过程利用氢的性质。
如本文所述的***还可以与上游液化***集成，其中，汽化管理***与用于储存液化过程的产物的低温罐集成。***的上游部件可以包括液化器和制氢单元(例如用于将水转化为氢和氧的电解器)。液化器和制氢单元中的至少一个或两个可由风力或太阳能供电。
本文所述的***还可与分配网络集成，其中，LH2从储存容器被运输至以下中的一个或多个：用于地面车辆运输的氢燃料供应站，例如重型车辆(HDV)、轻型车辆(LDV)和铁路；将H2作为钢铁生产工艺一部分的工业场所；将H2作为金属生产工艺一部分的工业场所；以及在燃烧过程中使用H2提供动力和热量的工业场所。
使用浸没式液体泵压缩液流，从而实现由等温和等熵极限界定的最终温度和压力。在现有技术中，使用外部泵，并且需要冷却(导致额外的汽化损失)。然而，浸没式液体泵允许实际实施本文所述的压缩-膨胀循环。例如，图4示出了接近等熵极限的浸没式液体泵的响应曲线。
冷却的液态氢返回到低温罐，因此汽化损失减少或最小化。回流机构包括与气锁类似的联锁室，液体进入联锁室，联锁室与低温罐平衡，关闭该联锁室并将其泵回至低压，然后进入更多的液体。回流机构可以在低温罐中使用动态操作过程，其中，泵用于以足够高的速率分配用于车辆燃料供应的H2以降低低温罐中的压力。当低温罐的压力由于H2分配而下降时，冷却后的液体返回到低温罐。然后，当热泄漏导致汽化时，压力再次升高。
该***和方法还提供了如下的附加益处。例如，在这种简化的工艺中，使用浸没式液体泵和单级回路，并且不需要低温冷却器。
该***和方法提供能量效率。在低于30K的温度下提供冷却负荷是困难且能量消耗大的过程。假定泵的能量消耗为0.2kWh.e/kg，其产生68kJ/kg.泵送的冷却负荷(参见实施例1)。该冷却负荷将约0.15kg氢气冷凝成液体(冷凝的氢气潜热为454kJ/kg)。换句话说，生产1kg液体需要1.3kWh.e/kg的能量输入。作为参考，完全液化方法理论上需要3.9kWh.e/kg的能量以及实践中约为12kWh/kg以产生液氢，尽管大部分能量用于将H2冷却至沸点并提供用于对正氢-仲氢转变(the para-ortho transition)的能量。由于液态氢名义上是100％仲-H2，该方法避免了与仲氢-正氢转变(the ortho-para transition)相关的能量损失，当在液化过程中冷却气态H2时，这种能量损失可能是显著的。
该***和方法还提供可控性。冷却负荷可以通过启动浸没式液体泵来提供，并且通过泵流量来控制。泵被浸没并与低温罐中的液氢热平衡，因此不存在与泵启动相关联的汽化。
该***和方法还提供可扩展性。浸没式液体泵已经以285kg/hr的规模被证明。出于示例的目的，在本文所述的***中使用的泵采用240kg/hr为基准。这意味着单个泵可以提供千瓦级的冷却负荷。可以使用多个泵来增加大型低温罐的冷却负荷。
该***和方法还与液氢燃料供应站兼容。与使用液体泵将燃料输送至车辆的液氢燃料供应站的集成是一种能够使冷却的液体从汽化管理***返回至低温罐的机构。此外，使用液体罐来输送流体增加了液体泵的利用率，以用于超出汽化管理的增值活动。这种集成扩大了简化设计的益处，并且还通过增加液体泵的利用率而提高了***的经济价值。
本发明中提供的***和方法提供了如本文所述的许多优点。例如，在一些实施方式中，本发明提供了一种用于氢储存和燃料供应的***。本发明中的***最大限度地减少或消除了诸如氢的液化燃料的损失，或具有零氢汽化损失。低温罐中液化燃料产生的氢气或蒸汽也可用于提供备用电力(例如提供给泵)，以及提供冷却负荷(例如提供给数据中心)。
在一些实施方式中，本发明中提供的***还可进一步包括一个或多个控制单元或中央单元(图1、3和7-9中未示出)，用于控制方法的步骤以及每个步骤或通过每个部件的燃料量。控制单元可以与***中的相关部件电连接。控制单元可包括一个或多个处理器和至少一个有形的非暂态的机器可读介质，该机器可读介质由一个或多个处理器执行的一个或多个程序进行编码。控制单元被配置为与每个部件协调，以便控制诸如管理储存期间的汽化、给车辆供应燃料、冷却数据中心和提供备用电力的操作。
本文描述的方法和***可以至少部分地以计算机实现的过程和用于实施这些过程的装置的形式来体现。所公开的方法还可以至少部分地以用计算机程序代码编码的有形、非瞬态机器可读储存介质的形式来体现。所述介质可以包括例如RAM、ROM、CD-ROM、DVD-ROM、BD-ROM、硬盘驱动器、闪存或任何其它非瞬态机器可读储存介质或这些介质的任何组合，其中，当计算机程序代码被加载到计算机中并由计算机执行时，计算机成为用于实践该方法的装置。所述方法还可以至少部分地以计算机的形式来体现，计算机程序代码被加载到所述计算机中和/或在所述计算机中被执行，使得所述计算机成为用于实施所述方法的装置。当在通用处理器上实现时，计算机程序代码段配置处理器以创建特定的逻辑电路。所述方法可以可选地至少部分地在由用于执行所述方法的专用集成电路形成的数字信号处理器中实现。计算机或控制单元可以使用基于云的***远程地操作。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种***，包括：
低温罐，所述低温罐被配置为在其中储存液化燃料；
泵，所述泵与所述低温罐流体联接并且被配置为从所述低温罐提供所述第一部分液化燃料，同时将所述第一部分液化燃料压缩至更高的压力；
热交换器，所述热交换器与所述泵联接并且被配置为向来自所述泵的第一部分液化燃料提供冷却负荷；
膨胀阀，所述膨胀阀被配置为将来自所述热交换器的第一部分液化燃料膨胀成包括液相和气相的多相流，所述多相流具有比来自低温罐的第一部分液化燃料的初始温度低的温度；以及
液-汽分离器，所述液-汽分离器流体地联接到所述膨胀阀并且被配置为分离所述多相流中的液相和气相，其中，所述液相被配置为返回到所述低温罐中。
2.根据权利要求1所述的***，其中，所述液化燃料包括氢。
3.根据权利要求1所述的***，其中，所述泵包括设置在所述低温罐内部的一个或多个浸没式液体泵。
4.根据权利要求1所述的***，其中，所述***还包括膨胀涡轮机，所述膨胀涡轮机与所述热交换器和膨胀阀联接，并且被配置为将来自所述热交换器的第一部分液化燃料等熵地膨胀。
5.根据权利要求1所述的***，其中，所述膨胀阀为焦耳-汤姆逊阀。
6.根据权利要求1所述的***，其中，所述***还包括联锁室，所述联锁室流体地联接到所述低温罐并且被配置为使所述液相返回到所述低温罐中。
7.根据权利要求1所述的***，其中，所述液-汽分离器被配置为将所述气相提供给所述热交换器，以用于将额外的冷却负荷提供给来自所述泵的第一部分液化燃料；
优选地，所述低温罐被配置为将液化燃料的汽相从所述低温罐的顶部空间提供至所述热交换器，以用于向来自所述泵的第一部分液化燃料提供额外的冷却负荷；
优选地，所述***还包括以下中的至少一个或两个：
与所述热交换器联接的制冷单元，其中，所述制冷单元被配置为接收来自所述热交换器的气体并且向设施提供冷却负荷；以及
备用电源单元，所述备用电源单元被配置为从所述热交换器接收气体并且产生电力；
优选地，所述备用电源单元包括一个或多个燃料电池以产生电力。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的***，其中，所述***还包括燃料供应站，所述燃料供应站包括分配器，所述燃料供应站被配置为接收来自所述低温罐的第二部分液化燃料并且将所述第二部分液化燃料以气体燃料或液体燃料的形式分配到接收燃料罐。
9.一种方法，包括：
提供储存在低温罐内的液化燃料；
通过与所述低温罐流体联接的泵从所述低温罐泵送第一部分液化燃料，同时将所述第一部分液化燃料压缩至更高的压力；
通过与所述泵联接的热交换器冷却来自所述泵的第一部分液化燃料；
通过膨胀阀将来自所述热交换器的第一部分液化燃料膨胀成多相流，所述多相流包括液相和气相并且具有比来自所述低温罐的第一部分液化燃料的初始温度低的温度；
通过流体地联接到膨胀阀上的液-汽分离器分离多相流中的液相和气相；以及
使所述液相从所述液-汽分离器返回到所述低温罐中。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述液化燃料包括氢。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述泵包括设置在所述低温罐内部的一个或多个浸没式液体泵。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括：
通过与所述热交换器和膨胀阀联接的膨胀涡轮机将来自所述热交换器的第一部分液化燃料等熵地膨胀。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述膨胀阀为焦耳-汤姆逊阀。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述液相通过流体地联接到所述低温罐的联锁室返回到所述低温罐中。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，使所述液相返回到所述低温罐中包括在顶部填充过程中将所述液相喷入所述低温罐的顶部空间的汽相中。
16.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括将来自所述液-汽分离器的气相提供至所述热交换器，以用于为来自所述泵的第一部分液化燃料提供额外的冷却负荷。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述方法还包括将所述液化燃料的汽相从所述低温罐的顶部空间提供至所述热交换器，以用于向来自所述泵的第一部分液化燃料提供额外的冷却负荷。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，该方法还包括以下中的至少一个或两个：
通过使用来自所述热交换器的气体，从与所述热交换器联接的制冷单元向有需要的设施提供冷却负荷；以及
通过使用来自所述热交换器的气体在备用电源单元中产生电力。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述电力通过所述备用电源单元中的一个或多个燃料电池产生；和/或
所述电力从所述备用电源单元提供给数据中心或所述泵，并且来自制冷单元的冷却负荷用于冷却所述数据中心。
20.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括将第二部分液化燃料从所述低温罐提供至包括分配器的燃料供应站，并且将所述第二部分液化燃料以气体燃料或液体燃料的形式分配至接收燃料罐。
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