基于蓄热式重力块的重力压缩空气储能系统及方法技术方案

本申请提出一种基于蓄热式重力块的重力压缩空气储能系统，包括竖井、重力块、杠杆和活塞，竖井的底部设置有压力缸和杠杆，重力块活动插接在竖井中，重力块与竖井侧壁之间通过密封件密封连接，重力块、密封件和竖井位于密封件下方的空间之间形成储气腔，连通腔与储气腔相连通，杠杆设置在连通腔中，杠杆的一端铰接有曲柄，另一端位于重力块的下方，活塞的顶端与曲柄的底端连接，活塞活动插接在压力缸中，活塞与压力缸之间密封，活塞下方的压力缸中形成密封腔，密封腔中填充有可压缩气体。储气腔中通入的压缩空气自身的压力能够作用于活塞，活塞向下移动时带动杠杆倾斜，对重力压块施加向上的辅助力，便于重力压块的启动。便于重力压块的启动。便于重力压块的启动。

Gravity compressed air energy storage system and method based on regenerative gravity block

【技术实现步骤摘要】
基于蓄热式重力块的重力压缩空气储能系统及方法


[0001]本申请涉及重力压缩空气储能
，尤其涉及一种基于蓄热式重力块的重力压缩空气储能系统及方法。

技术介绍

[0002]重力压缩空气储能是通过在竖井中设置重力块，重力块与竖井之间通过密封膜密封连接，位于重力块下方的竖井中形成密封的储气腔，用于高压气体的存储，通过将空气进行压缩后通入储气腔中将压缩空气的能量部分转化为重力块的重力势能进行存储，在储能过程中，通过向储气腔中通入气体，使得储气腔中气体将重力块向上顶起，但是重力块的重力较大时，在重力块启动需要较大的作用力，并且在储能过程中压缩空气产生的热能通常是通过设置热交换单元进行热量的存储，但是热交换单元的设置使得储能系统复杂。

技术实现思路

[0003]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本申请的目的在于提出一种基于蓄热式重力块的重力压缩空气储能系统，通过在储气腔处设置压力缸、活塞和杠杆，通气的同时，储气腔中压缩空气自身的压力能够作用于活塞，活塞向下移动时能够拉动杠杆的一端向下移动，另一端抬升，抬升的一端对重力压块施加向上的辅助力，便于重力压块的启动，并且对杠杆施加的力为储气腔中压缩空气自身的压力，实现重力压块启动时，压缩空气压力的合理利用，同时压缩后的气体和膨胀过程中通入空气膨胀机组中的气体进经过蓄热材料，通过蓄热材料实现压缩和膨胀过程的热交换，无需另外布置热交换单元，使得整体储能系统简单。
[0005]为达到上述目的，本申请提出的一种基于蓄热式重力块的重力压缩空气储能系统，包括：竖井，所述竖井的底部设置有杠杆和压力缸，所述杠杆的一端铰接有曲柄，另一端位于所述重力块的下方，重力块，所述重力块活动插接在所述竖井中，所述重力块包括壳体和填充在所述壳体中的蓄热材料，所述壳体外壁与所述竖井侧壁之间通过密封件密封连接，所述壳体、所述密封件和所述竖井位于所述密封件下方的空间之间形成储气腔，所述壳体底部设置有与所述储气腔相连通的第一通气孔，所述壳体顶部连接有空气压缩机组和空气膨胀机组；活塞，所述活塞的顶端与曲柄的底端连接，所述活塞活动插接在所述压力缸中，所述活塞与所述压力缸之间密封，所述活塞下方的所述压力缸中形成密封腔，所述密封腔中填充有可压缩气体，以通过向所述储气腔中通入气体带动所述活塞向下移动，使得所述杠杆一端向上升起对所述重力块提供向上的辅助力。
[0006]进一步地，所述壳体顶部设置有两个第二通气孔，两个所述第二通气孔处均设置有阀门，两个所述阀门分别连接有进气通道和出气通道，所述进气通道和所述出气通道分别连接所述空气压缩机组和所述空气膨胀机组。
[0007]进一步地，所述第一通气孔和所述第二通气孔处均设置有隔离网，以通过所述隔离网对所述蓄热材料进行阻挡。
[0008]进一步地，所述竖井的侧壁开有多个连通腔，所述连通腔与所述储气腔相连通，所述杠杆设置在所述连通腔中，所述压力缸设置在所述连通腔的底部。
[0009]进一步地，所述活塞上方的所述压力缸中灌充有粘性压力液，以通过所述粘性压力液实现所述活塞和所述压力缸之间的密封。
[0010]进一步地，所述连通腔中设置有支座，所述杠杆安装在所述支座上。
[0011]进一步地，所述壳体的底端侧壁开有延伸至底面的容纳槽，所述杠杆的一端伸入所述容纳槽中。
[0012]进一步地，多个所述连通腔中的杠杆等角度设置在所述重力块周侧，每个所述连通腔中均设置有所述压力缸。
[0013]进一步地，所述连通腔横向设置。
[0014]一种基于蓄热式重力块的重力压缩空气储能方法，包括如下过程：储能时，通过电动机带动空气压缩机组对气体压缩做功，将常温常压空气压缩后得到高温高压空气，高温高压空气通入竖井中活动插接的重力块中，通过重力块中的蓄热材料将热量存储后得到低温高压气体，低温高压气体通入重力块、重力块与竖井之间连接的密封件和竖井位于密封件下方的空间之间形成的储气腔中；释能时，储气腔中的压缩气体进入重力块中，吸收蓄热材料中存储的热量，得到的高温高压气体通过出气通道进入所述空气膨胀机组中进行做功，带动发电机发电。
[0015]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0016]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本申请一实施例提出的重力式压缩空气储能系统的结构示意图；图中，1、竖井；2、重力块；201、壳体；202、蓄热材料；203、第一通气孔；204、第二通气孔；205、进气通道；206、出气通道；207、容纳槽；208、隔离网；209、第三通气孔；3、杠杆；4、活塞；5、连通腔；6、压力缸；7、密封件；8、储气腔；9、曲柄；10、空气压缩机组；11、空气膨胀机组；12、密封腔；13、粘性压力液；14、支座。
具体实施方式
[0017]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0018]图1是本申请一实施例提出的一种基于蓄热式重力块的重力压缩空气储能系统的结构示意图。
[0019]一种基于蓄热式重力块的重力压缩空气储能系统，包括竖井1、重力块2、杠杆3和活塞4，其中竖井1的底部设置有杠杆3和压力缸6，杠杆3的一端铰接有曲柄9，另一端位于重力块2的下方。
[0020]重力块2活动插接在竖井1中，重力块2与竖井1侧壁之间通过密封件7密封连接，重力块2、密封件7和竖井1位于密封件7下方的空间之间形成储气腔8，重力块2能够在竖井1中上下移动，重力块2和竖井1之间形成活塞
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气缸系统，其中通过密封件7实现重力块2和竖井1之间密封连接的结构为现有技术，此处不再详细赘述。压力缸6位于储气腔8中，重力块2包括壳体201和填充在壳体201中的蓄热材料202，壳体201底部设置有与储气腔8相连通的第一通气孔203，壳体201顶部连接有空气压缩机组10和空气膨胀机组11，可以在储能时，通过空气压缩机组10将压缩后得到的高温气体通入壳体201中，经过蓄热材料202将热量存储在蓄热材料202中后，通过第一通气孔203通入储气腔8中，重力块2在储气过程中向上移动至最高限位，使得压缩空气的一部分能量转化为重力块2的重力势能，并且释能时储气腔8中的气体经过第一通气孔203通入壳体201中，经过蓄热材料202时吸收蓄热材料202中储存的热量，然后进入空气膨胀机组11中做功，带动发电机发电，并且释能过程中重力块2向下移动，重力块2的重力势能转化为部分电能，直接在重力块2中填充蓄热材料202，使得重力块2不仅能够通过重力势能储存能量，同时还能够通过其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蓄热式重力块的重力压缩空气储能系统，其特征在于，包括：竖井，所述竖井的底部设置有杠杆和压力缸，所述杠杆的一端铰接有曲柄，另一端位于所述重力块的下方，重力块，所述重力块活动插接在所述竖井中，所述重力块包括壳体和填充在所述壳体中的蓄热材料，所述壳体外壁与所述竖井侧壁之间通过密封件密封连接，所述壳体、所述密封件和所述竖井位于所述密封件下方的空间之间形成储气腔，所述壳体底部设置有与所述储气腔相连通的第一通气孔，所述壳体顶部连接有空气压缩机组和空气膨胀机组；活塞，所述活塞的顶端与曲柄的底端连接，所述活塞活动插接在所述压力缸中，所述活塞与所述压力缸之间密封，所述活塞下方的所述压力缸中形成密封腔，所述密封腔中填充有可压缩气体，以通过向所述储气腔中通入气体带动所述活塞向下移动，使得所述杠杆一端向上升起对所述重力块提供向上的辅助力。2.如权利要求1所述的基于蓄热式重力块的重力压缩空气储能系统，其特征在于，所述壳体顶部设置有两个第二通气孔，两个所述第二通气孔处均设置有阀门，两个所述阀门分别连接有进气通道和出气通道，所述进气通道和所述出气通道分别连接所述空气压缩机组和所述空气膨胀机组。3.如权利要求2所述的基于蓄热式重力块的重力压缩空气储能系统，其特征在于，所述第一通气孔和所述第二通气孔处均设置有隔离网，以通过所述隔离网对所述蓄热材料进行阻挡。4.如权利要求1所述的基于蓄热式重力块的重力压缩空气储能系统，其特征在于，所述竖井的侧壁开有多个连通腔，所述连通腔与所述储气腔相连通，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：文军，梅生伟，李阳，梁法光，薛小代，张学林，赵瀚辰，杨成龙，王亚洲，
申请(专利权)人：华能集团技术创新中心有限公司清华大学，
类型：发明
国别省市：