壓縮空氣儲能系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種壓縮空氣儲能系統(tǒng)。該壓縮空氣儲能系統(tǒng)包括：儲能組件、儲氣裝置、水泵和釋能組件。其中：儲氣裝置為預(yù)存水的密閉容器。水泵，設(shè)置于水源至儲氣裝置的管路上。儲能組件包括：電動機(jī)；壓氣機(jī)組，包括至少1臺壓氣機(jī)，其轉(zhuǎn)軸與電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連接，其出氣口通過閥門與儲氣裝置的進(jìn)氣口相連接。釋能組件包括：發(fā)電機(jī)；膨脹機(jī)組，包括至少1臺膨脹機(jī)，其轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連接，其進(jìn)氣口通過閥門與儲氣裝置的出氣口相連接。本發(fā)明壓縮空氣儲能系統(tǒng)中，膨脹機(jī)組和壓氣機(jī)組都是在恒壓下工作，儲能系統(tǒng)效率高、安全性好。
【專利說明】壓縮空氣儲能系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力存儲【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種壓縮空氣儲能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國電力電網(wǎng)中的大型機(jī)組不斷增多，電力系統(tǒng)的自身功率調(diào)節(jié)能力受到限制，且系統(tǒng)負(fù)荷的峰谷比不斷增大，為了保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，必須建設(shè)電力儲能系統(tǒng)。特別是風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展，由于其間歇性的特點，使得電網(wǎng)的安全受到威脅，為了更加高效利用風(fēng)能等可再生能源，必須具備電力儲能系統(tǒng)與之匹配。
[0003]目前，大規(guī)模電力儲能系統(tǒng)技術(shù)有抽水儲能和壓縮空氣儲能，抽水儲能技術(shù)受到地形限制，而傳統(tǒng)壓縮空氣儲能技術(shù)的儲氣裝置中壓力是變化的，在壓縮過程中儲氣裝置壓力不斷增高，而在膨脹過程中壓力不斷下降，使壓氣機(jī)和膨脹機(jī)很難穩(wěn)定工作，并造成大
量能量損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]為解決上述的一個或多個問題，本發(fā)明提供了一種壓縮空氣儲能系統(tǒng)。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種壓縮空氣儲能系統(tǒng)。該壓縮空氣儲能系統(tǒng)包括:儲能組件、儲氣裝置、水泵和釋能組件，其中:儲氣裝置為預(yù)存水的密閉容器；水泵，設(shè)置于水源至儲氣裝置的管路上；儲能組件包括:電動機(jī)；壓氣機(jī)組，包括至少I臺壓氣機(jī)，其轉(zhuǎn)軸與電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連接，其出氣口通過閥門與儲氣裝置的進(jìn)氣口相連接，在電動機(jī)的驅(qū)動下，該壓氣機(jī)組將空氣壓入儲氣裝置進(jìn)行存儲，儲氣裝置中的水被壓縮空氣排出至水源；釋能組件包括:發(fā)電機(jī)；膨脹機(jī)組，包括至少I臺膨脹機(jī)，其轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連接，其進(jìn)氣口通過閥門與儲氣裝置的出氣口相連接，儲氣裝置的壓縮空氣通過膨脹機(jī)做功并帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時水泵將水注入儲氣裝置內(nèi)，填補(bǔ)壓縮空氣排出的體積。
[0008](三)有益效果
[0009]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明壓縮空氣儲能系統(tǒng)具有以下有益效果:
[0010](I)利用儲氣裝置中的水量控制儲氣裝置內(nèi)部壓力恒定，使得儲能系統(tǒng)在儲能過程和釋能過程中壓氣機(jī)組和膨脹機(jī)組一直工作在恒壓環(huán)境下，從而解決傳統(tǒng)壓縮空氣儲能中儲氣裝置中壓力變化的問題，由于膨脹機(jī)組和壓氣機(jī)組都是在恒壓下工作，所以儲能系統(tǒng)效率高、安全性好；
[0011](2)利用級間冷卻裝置冷卻壓氣機(jī)進(jìn)氣、級間加熱裝置加熱膨脹機(jī)進(jìn)氣，減少壓縮過程耗功，增加膨脹過程出功，提高系統(tǒng)效率；
[0012](3)該壓縮空氣儲能系統(tǒng)還有儲能周期不受限制，適用于各種類型的電源，對環(huán)境友好等優(yōu)點，具有廣闊的使用前景。【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明第一實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明第二實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明第三實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明第四實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]【本發(fā)明主要元件符號說明】
[0018]1-電動機(jī)；12-儲氣裝置；
[0019]28-水泵；23-發(fā)電機(jī)；
[0020]2-低壓壓氣機(jī)；6_高壓壓氣機(jī)；
[0021 ]18-高壓膨脹機(jī)；22-低壓膨脹機(jī)；
[0022]31-水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組；35-可逆式水泵水輪機(jī)組；
[0023]37-低壓壓氣 機(jī)；41-中壓壓氣機(jī)；45-高壓壓氣機(jī)；
[0024]52-高壓膨脹機(jī)；56-中壓膨脹機(jī)；60-低壓膨脹機(jī)；
[0025]4、8、39、43_ 冷卻器； 16、20、54、58_ 加熱器
[0026]10、14、25、29、33_ 閥門
[0027]3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、24、26、27、30_ 管線；
[0028]32、34、36_ 管線； 38、40、42、44、53、55、57、59_ 管線。
【具體實施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現(xiàn)方式，為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。
[0030]本發(fā)明壓縮空氣儲能系統(tǒng)在電力低谷、可再生能源發(fā)電冗余時，通過壓氣機(jī)將空氣壓入儲氣裝置，同時將儲氣裝置中水排出保持儲氣裝置恒壓，從而將電能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能存儲起來；在用電高峰、電力事故、可再生能源發(fā)電不符合要求時，儲氣裝置中高壓空氣在加熱器中吸熱后通過膨脹機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時用水泵把水注入儲氣裝置中以維持儲氣室的壓力不變，從而提供了一種效率高，安全性高的儲能系統(tǒng)。
[0031]在本發(fā)明的第一個示例性實施例中，提供了一種壓縮空氣儲能系統(tǒng)。請參照圖1，該壓縮空氣儲能系統(tǒng)采用兩級壓縮、級間冷卻和兩級膨脹、級間加熱，包括:電動機(jī)1，低壓壓氣機(jī)2，高壓壓氣機(jī)6，高壓膨脹機(jī)18，低壓膨脹機(jī)22，冷卻器(4、8)，加熱器(16、20)，閥門(10、14、25、29)，管線(3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、24、26、27、30)，儲氣裝置 12，發(fā)電機(jī)23，水泵28。
[0032]電動機(jī)I的驅(qū)動電源是常規(guī)電站低谷電、核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電、水電或潮汐發(fā)電其中的一種或多種的組合。
[0033]電動機(jī)I與壓氣機(jī)組的共有傳動軸聯(lián)接。低壓壓氣機(jī)2經(jīng)管線3、冷卻器4和管線5與高壓壓氣機(jī)6相連通。高壓壓氣機(jī)6經(jīng)管線7、冷卻器8、管線9、閥門10及管線11與儲氣裝置12相連通。[0034]儲氣裝置12經(jīng)管線24、閥門25和管線26與水源相連通。水泵28的一端經(jīng)管線27連接至水源，另一端經(jīng)閥門29、管線30與儲氣裝置12相連通。
[0035]儲氣裝置12經(jīng)管線13、閥門14、管線15、加熱器16、管線17連接至高壓膨脹機(jī)18，高壓膨脹機(jī)18經(jīng)管線19、加熱器20、管線21連接至低壓膨脹機(jī)22。發(fā)電機(jī)23與膨脹機(jī)組(高壓膨脹機(jī)18和低壓膨脹機(jī)22)的共有傳動軸聯(lián)接。
[0036]以下介紹本實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)的儲能過程和釋能過程:
[0037](I)在初始狀態(tài)下，儲氣裝置內(nèi)充滿高壓水，水壓與儲氣裝置存儲時壓力相同?；蚴莾庋b置內(nèi)有部分高壓水和部分高壓空氣，且兩者壓力為儲氣裝置的存儲時壓力；
[0038](2)儲能時，閥門10,25打開，閥門14,29關(guān)閉，電動機(jī)I利用低谷電帶動壓氣機(jī)組，空氣在低壓壓氣機(jī)2壓縮升溫升壓，壓縮后的空氣經(jīng)管線3進(jìn)入冷卻器4進(jìn)行冷卻，冷卻后的空氣經(jīng)管線5進(jìn)入高壓壓氣機(jī)6繼續(xù)壓縮并升溫升壓，其出口空氣經(jīng)管線7、冷卻器
8、管線9、閥門10及管線11進(jìn)入儲氣裝置12存儲。儲氣裝置12的水經(jīng)管線24、閥門25和管線26排出以保持儲氣裝置12中壓力恒定，儲能結(jié)束，關(guān)閉閥門10、25。
[0039]空氣在壓縮過程中溫度會升高。而溫度較高的空氣會使壓縮過程電動機(jī)的耗功增力口，降低儲能效率。因此在儲能過程中，冷卻器4、8的主要作用為對壓縮后的空氣進(jìn)行冷卻。
[0040]本實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)通過控制壓氣機(jī)流量和級間冷卻溫度可以調(diào)節(jié)儲能能力。具體來講:壓氣機(jī)(2、6)為負(fù)載和轉(zhuǎn)速可控的壓氣機(jī)。冷卻器(4、8)為冷卻溫度可控的冷卻器?？刂茐簹鈾C(jī)流量，是通過調(diào)節(jié)壓氣機(jī)負(fù)載、開停部分壓氣機(jī)或調(diào)節(jié)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。
[0041]本實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)在儲能時，根據(jù)壓氣機(jī)的流量控制排出儲氣裝置中水的流量。具體來講:儲氣裝置內(nèi)總的體積Vttrt是恒定的，等于高壓空氣的體積卩1和高壓水的體積V#之和，在一定時間內(nèi)，高壓氣體的體積增加δ vn，高壓水的體積減少δ V#，為了保持儲氣室恒壓，則δΥ氣=5V*, δ Vn是由壓氣機(jī)的流量決定的，δν$能確定排出水的流量，因此是由壓氣機(jī)的流量來控制排除水的流量。
[0042](3)釋能時，水泵28啟動，閥門14、29打開，閥門10、25關(guān)閉，儲氣裝置12內(nèi)的高壓空氣經(jīng)管線13、閥門14及管線15進(jìn)入加熱器16，由加熱器16進(jìn)行加熱后的高壓空氣經(jīng)管線17進(jìn)入高壓膨脹機(jī)18膨脹降溫，高壓膨脹機(jī)18的出口空氣經(jīng)管線19進(jìn)入加熱器20，由加熱器20加熱后的空氣經(jīng)管線21進(jìn)入低壓膨脹機(jī)22繼續(xù)膨脹做功。低壓膨脹機(jī)和高壓膨脹機(jī)輸出的軸功帶動發(fā)電機(jī)23發(fā)電。釋能結(jié)束，閥門14、29關(guān)閉。
[0043]空氣在膨脹做功過程中進(jìn)口溫度越高，對外輸出的軸功就越大。因此在膨脹做功過程中，加熱器16、20的主要作用為對進(jìn)入膨脹機(jī)的空氣進(jìn)行升溫。
[0044]通過控制膨脹機(jī)流量和級間加熱溫度調(diào)節(jié)發(fā)電能力。具體來講:膨脹機(jī)(18、22)為轉(zhuǎn)速可控的膨脹機(jī)。加熱器(16、20)為加熱溫度可控的加熱器?？刂婆蛎洐C(jī)流量，是通過開停部分膨脹機(jī)或調(diào)節(jié)膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。
[0045]本實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)在釋能時，根據(jù)膨脹機(jī)的流量控制水泵注入儲氣裝置中水的流量。具體來講:儲氣裝置內(nèi)總的體積Vtot是恒定的，等于高壓空氣的體積Vn和高壓水的體積V#之和，在一定時間內(nèi)，高壓氣體排除的體積δνη，水泵注入的高壓水體積δνP為了保持儲氣室恒壓，則δν*= δνη, δ Vn是由膨脹機(jī)的流量決定的，δν#能確定水泵注入排出水的流量，因此是由膨脹機(jī)的流量來控制水泵注入水的流量。
[0046]—般情況下，儲能和釋能過程不同時進(jìn)行，儲能時，閥門10、25同時打開，閥門14、29關(guān)閉，閥門25的開度由壓氣機(jī)組流量控制。釋能時，閥門10、25關(guān)閉，閥門14、29打開，水泵流量由膨脹機(jī)組流量控制，以保持儲氣裝置12內(nèi)恒壓。閥門25作用是在儲能階段保持儲氣裝置內(nèi)恒壓，水泵作用是在釋能階段保持存儲裝置恒壓。恒定的壓力值是由儲能密度決定的，并受限于壓氣機(jī)的工作范圍、膨脹機(jī)的工作范圍和儲氣裝置能承受的最大壓力等。
[0047]通過以上說明可知，本實施例中，通過水泵和閥門調(diào)節(jié)，可以使得壓氣機(jī)和膨脹機(jī)都在恒定的壓力下工作，可以提高壓氣機(jī)和膨脹機(jī)的工作效率，避免了壓氣機(jī)和膨脹機(jī)在變工況下工作從而能夠提高儲能系統(tǒng)的工作效率和穩(wěn)定性
[0048]至此，本發(fā)明第一實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)介紹完畢。
[0049]在本發(fā)明的第二個示例性實施例中，還提供了另一種壓縮空氣儲能系統(tǒng)。請參照圖2，本實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)與實施例1相同，區(qū)別僅在于儲氣裝置中水排出管線上增加了一個水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組31。儲氣裝置12經(jīng)管線24、閥門25與水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組31相連通，水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組31經(jīng)管線26與水源相連通。通過該水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組31可以回收高壓水的能量。
[0050]以下介紹本實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)的儲能過程和釋能過程:
[0051](I)在初始狀態(tài)下，儲氣裝置內(nèi)充滿高壓水，水壓與儲氣裝置存儲氣體時壓力相同?；蚴莾庋b置內(nèi)有部分高壓水和部分高壓空氣，且兩者壓力為儲氣裝置的存儲時壓力；
[0052](2)儲能時，打開閥門10、25，關(guān)閉閥門14、29，電動機(jī)I利用低谷電帶動壓氣機(jī)組，空氣在低壓壓氣機(jī)2壓縮升溫升壓，壓縮后的空氣經(jīng)管線3進(jìn)入冷卻器4，冷卻后的空氣經(jīng)管線5進(jìn)入高壓壓氣機(jī)6繼續(xù)壓縮并升溫升壓，其出口空氣經(jīng)冷卻器8、閥門10及管線7、
9、11進(jìn)入儲氣裝置12存儲，同時儲氣裝置12的水經(jīng)管線24、閥門25進(jìn)入水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組26做功回收高壓水的能量，然后經(jīng)過管線26排出，儲能結(jié)束，關(guān)閉閥門10、25。
[0053](3)釋能時，啟動水泵28，打開閥門14、29，關(guān)閉閥門10、25，儲氣裝置12內(nèi)的高壓空氣經(jīng)管線13、15及閥門14進(jìn)入加熱器16，加熱后的高壓空氣經(jīng)管線17進(jìn)入高壓膨脹機(jī)18膨脹降溫，其出口空氣經(jīng)管線19進(jìn)入加熱器20，加熱后的空氣經(jīng)管線21進(jìn)入低壓膨脹機(jī)22繼續(xù)膨脹做功并帶動發(fā)電機(jī)21發(fā)電。釋能結(jié)束，閥門14、29關(guān)閉。
[0054]通過以上說明可知，本實施例中，通過水輪機(jī)發(fā)電機(jī)機(jī)組，可以回收高壓水的能量，從而能夠提高儲能系統(tǒng)效率。
[0055]至此，本發(fā)明第二實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)介紹完畢。
[0056]在本發(fā)明的第三個示例性實施例中，還提供了另一種壓縮空氣儲能系統(tǒng)。請參照圖3，本實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)的氣流通道結(jié)構(gòu)與第一實施例相同，只是儲氣裝置12與水源之間的水流通道結(jié)構(gòu)不同，儲氣裝置12和水源之間只有一條通路。儲氣裝置12通過管線32與閥門33相連通，閥門33經(jīng)管線34與可逆式水泵水輪機(jī)組35相連通，可逆式水泵水輪機(jī)組35經(jīng)管線36與水源相連通。
[0057]以下介紹本實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)的儲能過程和釋能過程:
[0058](I)在初始狀態(tài)下，儲氣裝置內(nèi)充滿高壓水，水壓與儲氣裝置存儲氣體時壓力相同。或是儲氣裝置內(nèi)有部分高壓水和部分高壓空氣，且兩者壓力為儲氣裝置的存儲時壓力。[0059](2)儲能時，打開閥門10、33，關(guān)閉閥門14，電動機(jī)I利用低谷電帶動壓氣機(jī)組，空氣在低壓壓氣機(jī)2壓縮升溫升壓，壓縮后的空氣經(jīng)管線3進(jìn)入冷卻器4，冷卻后的空氣經(jīng)管線5進(jìn)入高壓壓氣機(jī)6繼續(xù)壓縮并升溫升壓，其出口空氣經(jīng)冷卻器8、閥門10及管線7、9、11進(jìn)入儲氣裝置12存儲，同時儲氣裝置12的水經(jīng)管線32、34、閥門33進(jìn)入可逆式水泵水輪機(jī)組35做功回收高壓水的能量，然后經(jīng)過管線36排出，儲能結(jié)束，關(guān)閉閥門10、33 ；
[0060](3)釋能時，啟動可逆式水泵水輪機(jī)組35，打開閥門33，將水注入儲氣裝置12，關(guān)閉閥門10，打開閥門14，儲氣裝置12內(nèi)的高壓空氣經(jīng)管線13、15及閥門14進(jìn)入加熱器16，加熱后的高壓空氣經(jīng)管線17進(jìn)入高壓膨脹機(jī)18膨脹降溫，其出口空氣經(jīng)管線19進(jìn)入加熱器20，加熱后的空氣經(jīng)管線21進(jìn)入低壓膨脹機(jī)22繼續(xù)膨脹做功并帶動發(fā)電機(jī)23發(fā)電。釋能結(jié)束，閥門14、33關(guān)閉。
[0061]通過以上說明可知，本實施例中，通過可逆式水泵水輪機(jī)組，可以水泵和水輪發(fā)電機(jī)組兩路管線合并為一路，從而能夠使系統(tǒng)更加簡單。
[0062]至此，本發(fā)明第三實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)介紹完畢。
[0063]在本發(fā)明的第四個示例性實施例中，還提供了另一種壓縮空氣儲能系統(tǒng)。請參照圖4，該壓縮空氣儲能系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)與第一實施例相同，但它采用三級壓縮、級間冷卻及三級膨脹、級間加熱代替第一實施例中的兩級壓縮、級間冷卻及兩級膨脹、級間加熱。壓氣機(jī)組包括:低壓壓氣機(jī)37，中壓壓氣機(jī)41和高壓壓氣機(jī)45。低壓壓氣機(jī)37和中壓壓氣機(jī)41之間設(shè)置管線38、冷卻器39、管線40。中壓壓氣機(jī)41和高壓壓氣機(jī)45之間設(shè)置管線42、冷卻器43和管線44。膨脹機(jī)組包括:高壓膨脹機(jī)52，中壓膨脹機(jī)56，低壓膨脹機(jī)60。高壓膨脹機(jī)52和中壓膨脹機(jī)56之間設(shè)置管線53、加熱器54和管線55。中壓膨脹機(jī)56和低壓膨脹機(jī)60之間設(shè)置管線57、加熱器58和管線59。
[0064]以下介紹本實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)的儲能過程和釋能過程:
[0065](I)在初始狀態(tài)下，儲氣裝置內(nèi)充滿高壓水，水壓與儲氣裝置存儲氣體時壓力相同?；蚴莾庋b置內(nèi)有部分高壓水和部分高壓空氣，且兩者壓力為儲氣裝置的存儲時壓力；
[0066](2)儲能時，關(guān)閉閥門14、29，打開閥門10、25，空氣經(jīng)過低壓壓氣機(jī)37、冷卻器39、中壓壓氣機(jī)41、冷卻器43、高壓壓氣機(jī)45、冷卻器8、閥門10及管線38、40、42、44、7、9、11進(jìn)入儲氣裝置12進(jìn)行存儲，儲氣裝置12中水經(jīng)管線24、26和閥門25排出，儲能結(jié)束，關(guān)閉閥門10,25 ；
[0067](3)釋能時，關(guān)閉閥門10、25，打開閥門14、29，高壓空氣經(jīng)過閥門14、加熱器16和管線13、15、17進(jìn)入高壓膨脹機(jī)52膨脹做功，然后通過管線53進(jìn)入加熱器54加熱，再通過管線55進(jìn)入中壓膨脹機(jī)56做功，然后經(jīng)管線57進(jìn)入加熱器58加熱，加熱后的空氣經(jīng)管線59進(jìn)入低壓膨脹機(jī)60做功，同時水經(jīng)管線27、水泵28、閥門29和管線30進(jìn)入儲氣裝置12填補(bǔ)高壓空氣排出的體積，以保持儲氣裝置12中恒壓。
[0068]通過以上說明可知，本實施例中，通過三級壓縮、級間冷卻及三級膨脹，可以提高高壓氣體的壓力，從而能夠增加儲能系統(tǒng)的能量密度。
[0069]至此，本發(fā)明第四實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)介紹完畢。
[0070]通過上述四個實施例的說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對本發(fā)明壓縮空氣儲能系統(tǒng)有了清楚的認(rèn)識。[0071]本發(fā)明中，水源可以為大海、湖、水庫、江、河流或人工水池。儲氣裝置、壓氣機(jī)、膨脹機(jī)、冷卻器、加熱器、閥門等均為通用的部件。儲氣裝置可以為密閉洞穴或人造壓力容器。壓氣機(jī)或膨脹機(jī)為活塞式、軸流式、斜流式、離心式、螺桿式其中的一種或多種的組合。級聯(lián)的壓氣機(jī)或膨脹機(jī)為共軸串聯(lián)形式、或分軸并聯(lián)形式。在分軸并聯(lián)形式中，各壓氣機(jī)或膨脹機(jī)的分軸與主驅(qū)動軸動連接。水泵為葉輪式泵或容積式泵。葉輪式泵為軸流式、混流式或離心式泵其中的一種或多種的組合。容積式泵，為齒輪泵、螺桿泵、羅茨泵或滑片泵其中的一種或多種的組合。冷卻器或加熱器為以下群組中一種或多種的組合:套管式、管殼式、夾套式、蓄熱式、混合式和沉浸蛇管式。而壓氣機(jī)組中壓氣機(jī)的數(shù)目、膨脹機(jī)組中膨脹機(jī)的數(shù)目可以為I臺或多臺。
[0072]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括:儲能組件、儲氣裝置、水泵和釋能組件，其中: 所述儲氣裝置為預(yù)存水的密閉容器； 所述水泵，設(shè)置于水源至儲氣裝置的管路上； 所述儲能組件包括:電動機(jī)；壓氣機(jī)組，包括至少I臺壓氣機(jī)，其轉(zhuǎn)軸與所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連接，其出氣口通過閥門與所述儲氣裝置的進(jìn)氣口相連接，在所述電動機(jī)的驅(qū)動下，該壓氣機(jī)組將空氣壓入所述儲氣裝置進(jìn)行存儲，所述儲氣裝置中的水被壓縮空氣排出至水源； 所述釋能組件包括:發(fā)電機(jī)；膨脹機(jī)組，包括至少I臺膨脹機(jī)，其轉(zhuǎn)軸與所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連接，其進(jìn)氣口通過閥門與所述儲氣裝置的出氣口相連接，儲氣裝置的壓縮空氣通過膨脹機(jī)做功并帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時水泵將水注入儲氣裝置內(nèi)，填補(bǔ)壓縮空氣排出的體積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 冷卻器，設(shè)置于所述壓氣機(jī)組和儲氣裝置之間，該冷卻器將壓氣機(jī)組輸出的壓縮空氣進(jìn)行冷卻后，將其送入儲氣裝置； 加熱器，設(shè)置于所述儲氣裝置和膨脹機(jī)組之間，該加熱器將儲氣裝置輸出的空氣進(jìn)行加熱后，送入膨脹機(jī)組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述壓氣機(jī)組包括以共軸串聯(lián)形式或分軸并聯(lián)形式連接的至少2臺壓氣機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述壓氣機(jī)為負(fù)載和轉(zhuǎn)速可控的壓氣機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，相鄰的2臺壓氣機(jī)之間設(shè)置冷卻溫度可控的冷卻器。
6.如權(quán)利要求3所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述壓氣機(jī)組中壓氣機(jī)的數(shù)目為2臺或3臺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述膨脹機(jī)組包括以共軸串聯(lián)形式或分軸并聯(lián)形式連接的至少2臺膨脹機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述膨脹機(jī)為轉(zhuǎn)速可控的膨脹機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，相鄰的2臺膨脹機(jī)之間設(shè)置加熱溫度可控的加熱器。
10.如權(quán)利要求7所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述膨脹機(jī)組中膨脹機(jī)的數(shù)目為2條或3臺。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 水輪發(fā)電機(jī)組，設(shè)置于儲氣裝置與水源之間的管路上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述儲氣裝置與水源之間的管路為: 一條雙向管路，或 兩條單向管路，分別為儲氣裝置至水源的單向管路和水源至儲氣裝置的單向管路。
13.根據(jù)權(quán)利要求2或9所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱器的熱源為工業(yè)廢熱、余熱、大氣環(huán)境、太陽能熱或蓄熱裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求2、5或9所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻器或加熱器為以下群組中一種或多種的組合:套管式、管殼式、夾套式、蓄熱式、混合式和沉浸蛇管式。
15.如權(quán)利要求1至12中任一項所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述儲氣裝置為:密閉洞穴或人造壓力容器。
16.如權(quán)利要求1至12中任一項所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述壓氣機(jī)或膨脹機(jī)為以下類型中一種或多種的組合:活塞式、軸流式、斜流式、離心式和螺桿式。
17.如權(quán)利要求1至12中任一項所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述水源是:大海、湖、水庫、江、河流或人工水池。
18.如權(quán)利要求1至12中任一項所述的恒壓壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述水泵為:葉輪式泵或容積式泵； 所述葉輪式泵為軸流式、混流式或離心式泵其中的一種或多種的組合； 所述容積式泵，為齒輪泵 、螺桿泵、羅茨泵或滑片泵其中的一種或多種的組合。
【文檔編號】F01K27/00GK104005802SQ201310061963
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月27日
【發(fā)明者】陳海生, 張雪輝, 嚴(yán)曉輝, 李文, 譚春青 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所