一种重力储能系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种重力储能系统及方法，可移动隔板设置于水槽中，水槽上设有第一、第二密封结构，第一、第二腔室中分别设有可变形的第一、第二分隔层；第一、第二腔室分别在第一、第二分隔层上方的位置设有第一放气口和第二放气口；水槽的下端通过第一、第二连通通道分别与第一、第二重力竖井连通，第一、第二重力竖井内分别设有第一、第二重力压块，第一、第二连通通道上分别设有第一、第二水轮机；水槽的顶部密封并与空气压缩装置的压缩空气出口连通，可移动隔板上设有压力平衡结构。本发明专利技术能够满足压缩空气储能高效能及适用范围广的要求。彻底能够解决目前压缩空气存在的诸多问题，让压缩空气结合抽水蓄能，使得储能系统高效及稳定。定。定。

【技术实现步骤摘要】
一种重力储能系统及方法


[0001]本专利技术属于物理储能领域，涉及一种重力储能系统及方法。

技术介绍

[0002]风能和太阳能等可再生能源发电技术存在间歇性和波动性的问题，随着风能和太阳能装机比例的提高和传统电力峰谷差值的增长，部分地区出现了“弃风”和“弃光”。解决这一问题的有效方法是采用电力储能系统，利用电力储能系统平滑可再生能源发电的输出和削峰填谷。压缩空气储能系统是一种在用电低谷期将电能转化为空气压力势能存储，在用电高峰期用空气动力能推动膨胀机发电的储能系统。压缩空气储能系统可建造单机装机100MW以上的大型电站，仅次于抽水蓄能电站，具有储能周期长、单位储能投资小、寿命长和效率高的优点。传统的压缩空气储能系统利用岩石洞穴、废弃盐穴和废弃矿井等作为储气装置，对地理环境依赖性较大，且在发电过程中需要消耗天然气等化石能源。并且传统的压缩空气储能系统在储能时不能进行不同压力等级的储能，所储能量在使用的灵活性方面受到限制。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供了一种重力储能系统及方法，本专利技术在储能时能进行不同压力等级的储能，满足不同压力等级用能的需求，灵活性较高。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种重力储能系统，包括水槽、第一重力竖井、第二重力竖井、可移动隔板和空气压缩装置，可移动隔板设置于水槽中，可移动隔板的侧边和底部与水槽之间密封连接并能够相对移动，可移动隔板上连接有用于驱动其移动的驱动机构，可移动隔板的顶部与水槽的顶部之间留有预设距离，水槽中位于可移动隔板两侧的腔室分别为第一腔室和第二腔室，水槽上在可移动隔板上端的两侧分别设有能够关断第一密封腔室的第一密封结构和以及能够关断第二腔室的第二密封结构；第一腔室和第二腔室中分别设有用于分隔空气和水界面的可变形的第一分隔层和第二分隔层；第一腔室和第二腔室分别在第一分隔层和第二分隔层上方的位置设有第一放气口和第二放气口；
[0006]水槽的下端通过第一连通通道和第二连通通道分别与第一重力竖井和第二重力竖井连通，第一重力竖井和第二重力竖井内分别设有第一重力压块和第二重力压块，第一连通通道上设有第一水轮机；第二连通通道上设有第二水轮机；
[0007]水槽的顶部密封并与空气压缩装置的压缩空气出口连通，可移动隔板上设有用于平衡第一腔室和第二腔室之间水压力的压力平衡结构。
[0008]优选的，所述压力平衡结构包括压力平衡密封挡板门、驱动电机、驱动螺杆以及可移动隔板上开设的压力平衡口，压力平衡口位于第一腔室和第二腔室液面以下的位置，压力平衡口能够将第一腔室和第二腔室相互连通；可移动隔板内在压力平衡口的上方设置用
于放置压力平衡密封挡板门的容纳腔，驱动电机安装于可移动隔板的顶部，驱动螺杆设置于可移动隔板内，驱动螺杆的上端与驱动电机的输出轴连接，驱动螺杆的下端与压力平衡密封挡板门之间螺纹连接，压力平衡密封挡板门内开设有与驱动螺杆配合连接的螺纹孔；驱动螺杆能够驱动压力平衡密封挡板门沿容纳腔下移并将压力平衡口。
[0009]优选的，可移动隔板的外缘设有密封圈，可移动隔板通过密封圈与水槽之间密封连接。
[0010]优选的，可移动隔板的驱动机构采用丝杠螺母机构，丝杠螺母机构包括丝杠和与丝杠配合连接的螺母，所述螺母与水槽固定连接，丝杠的一端连接有丝杠驱动机构，丝杠的另一端伸入水槽内并与可移动隔板之间转动连接。
[0011]优选的，第一密封结构采用第一可伸缩密封挡板门，第一可伸缩密封挡板门设置于水槽上，第一可伸缩密封挡板门的一端连接有第一挡板门驱动机构，第一可伸缩密封挡板门的一端能够伸入第一腔室并与可移动隔板以及水槽之间密封连接，使第一腔室上端密封，第一挡板门驱动机构能够驱动第一可伸缩密封挡板门伸入第一腔室或从第一腔室中退出；
[0012]第二密封结构采用第二可伸缩密封挡板门，第二可伸缩密封挡板门设置于水槽上，第二可伸缩密封挡板门的一端连接有第二挡板门驱动机构，第二可伸缩密封挡板门的一端能够伸入第二腔室并与可移动隔板以及水槽之间密封连接，使第二腔室上端密封，第二挡板门驱动机构能够驱动第二可伸缩密封挡板门伸入第二腔室或从第二腔室中退出。
[0013]优选的，可移动隔板上设有供第一可伸缩密封挡板门以及第二可伸缩密封挡板门嵌入的凹槽，凹槽设有能够使第一可伸缩密封挡板门与可移动隔板之间密封的密封件、以及能够使第二可伸缩密封挡板门与可移动隔板之间密封的密封件。
[0014]优选的，第一分隔层和第二分隔层分别采用柔性的第一可变形橡胶薄膜和第二可变形橡胶薄膜，第一可变形橡胶薄膜的边缘与水槽以及可移动隔板之间密封连接，第二可变形橡胶薄膜的边缘与水槽以及可移动隔板之间密封连接。
[0015]优选的，第一放气口处设有用于将第一放气口关断或导通的第一空气密封挡板门，第二放气口处设有用于将第一放气口关断或导通的第二空气密封挡板门，可移动隔板的外缘设有密封圈，可移动隔板通过密封圈与水槽之间密封连接。
[0016]优选的，第一连通通道上设有用于关断第一连通通道的第三密封结构；第二连通通道上设有用于关断第二连通通道的第四密封结构；第三密封结构采用第一密封挡板门，第四密封结构采用第二密封挡板门。
[0017]优选的，第一连通通道和第二连通通道的截面相同，第一重力竖井和第二重力竖井相同，第一重力压块和第二重力压块相同。
[0018]本专利技术还提供了一种重力储能方法，该重力储能方法采用本专利技术如上所述的重力储能系统进行，包括如下过程：
[0019]当火电机组发电量过剩或新能源产的电能需要消纳时：
[0020]将压力平衡结构打开，使第一腔室和第二腔室之间水压力平衡，按照预设的压力等级，调节可移动隔板在水槽中的位置，使第一腔室和第二腔室达到预设的流通面积，第一腔室和第二腔室之间水压力平衡之后关闭压力平衡结构；
[0021]将第一密封结构和第二密封结构打开，将第一放气口和第二放气口关闭；通过火
电机组过剩的发电量或新能源产的电能驱动空气压缩装置工作，空气压缩装置的高压空气进入到水槽内腔的上方，压缩第一腔室和第二腔室中的液面水位，第一腔室中的水通过第一连通通道流入到第一重力竖井、并在此过程中驱动第一水轮机工作，进入第一重力竖井中的水托举第一重力压块上升，以进行储能；第二腔室中的水通过第二连通通道流入到第二重力竖井、并在此过程中驱动第二水轮机工作，进入第二重力竖井的水托举第二重力压块上升，以进行储能；储能结束后，关闭第一密封结构和第二密封结构，使第一腔室和第二腔室密封；
[0022]当电网需求高峰时：打开第一放气口和第二放气口，将第一腔室和第二腔室高压空气送出发电，此过程中，水驱动第一水轮机和第二水轮机工作。
[0023]本专利技术具有如下有益效果：
[0024]本专利技术的重力储能系统结合了压缩空气及抽水蓄能的储能特点，一方面使得压缩空气储能彻底摆脱了储能效率低、依赖地理位置等问题，另一方面也让抽水蓄能摆脱了地理位置的限制，充分利用高效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重力储能系统，其特征在于，包括水槽(1)、第一重力竖井(2)、第二重力竖井(4)、可移动隔板(10)和空气压缩装置，可移动隔板(10)设置于水槽(1)中，可移动隔板(10)的侧边和底部与水槽(1)之间密封连接并能够相对移动，可移动隔板(10)上连接有用于驱动其移动的驱动机构，可移动隔板(10)的顶部与水槽(1)的顶部之间留有预设距离，水槽(1)中位于可移动隔板(10)两侧的腔室分别为第一腔室和第二腔室，水槽(1)上在可移动隔板(10)上端的两侧分别设有能够关断第一密封腔室的第一密封结构和以及能够关断第二腔室的第二密封结构；第一腔室和第二腔室中分别设有用于分隔空气和水界面的可变形的第一分隔层和第二分隔层；第一腔室和第二腔室分别在第一分隔层和第二分隔层上方的位置设有第一放气口(20)和第二放气口(21)；水槽(1)的下端通过第一连通通道(18)和第二连通通道(19)分别与第一重力竖井(2)和第二重力竖井(4)连通，第一重力竖井(2)和第二重力竖井(4)内分别设有第一重力压块(3)和第二重力压块(5)，第一连通通道(18)上设有第一水轮机(6)；第二连通通道(19)上设有第二水轮机(8)；水槽(1)的顶部密封并与空气压缩装置的压缩空气出口连通，可移动隔板(10)上设有用于平衡第一腔室和第二腔室之间水压力的压力平衡结构。2.根据权利要求1所述的一种重力储能系统，其特征在于，所述压力平衡结构包括压力平衡密封挡板门(21)、驱动电机(24)、驱动螺杆(25)以及可移动隔板(10)上开设的压力平衡口(22)，压力平衡口(22)位于第一腔室和第二腔室液面以下的位置，压力平衡口(22)能够将第一腔室和第二腔室相互连通；可移动隔板(10)内在压力平衡口(22)的上方设置用于放置压力平衡密封挡板门(21)的容纳腔(22)，驱动电机(24)安装于可移动隔板(10)的顶部，驱动螺杆(25)设置于可移动隔板(10)内，驱动螺杆(25)的上端与驱动电机(24)的输出轴连接，驱动螺杆(25)的下端与压力平衡密封挡板门(21)之间螺纹连接，压力平衡密封挡板门(21)内开设有与驱动螺杆(25)配合连接的螺纹孔；驱动螺杆(25)能够驱动压力平衡密封挡板门(21)沿容纳腔(22)下移并将压力平衡口(22)封堵。3.根据权利要求1所述的一种重力储能系统，其特征在于，可移动隔板(10)的驱动机构采用丝杠螺母机构，丝杠螺母机构包括丝杠和与丝杠配合连接的螺母，所述螺母与水槽(1)固定连接，丝杠的一端连接有丝杠驱动机构，丝杠的另一端伸入水槽(1)内并与可移动隔板(10)之间转动连接。4.根据权利要求1所述的一种重力储能系统，其特征在于，第一密封结构采用第一可伸缩密封挡板门(15)，第一可伸缩密封挡板门(15)设置于水槽(1)上，第一可伸缩密封挡板门(15)的一端连接有第一挡板门驱动机构，第一可伸缩密封挡板门(15)的一端能够伸入第一腔室并与可移动隔板(10)以及水槽(1)之间密封连接，使第一腔室上端密封，第一挡板门驱动机构能够驱动第一可伸缩密封挡板门(15)伸入第一腔室或从第一腔室中退出；第二密封结构采用第二可伸缩密封挡板门(17)，第二可伸缩密封挡板门(17)设置于水槽(1)上，第二可伸缩密封挡板门(17)的一端连接有第二挡板门驱动机构，第二可伸缩密封挡板门(17)的一端能够伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬海民，李宇航，赵瀚晨，宋晓辉，韩伟，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：