一种近等温压缩空气储能装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种近等温压缩空气储能装置及方法，包括第一液压缸、第二液压缸、第一通气阀、第一排水阀、第一泵组进水阀、第一泵组排水阀、第二进水阀、泵组、高压气罐、第一管道、第二高压排气管和第二高压排气阀；第一液压缸与第二液压缸通过第一管道连通，第一管道的一端与第一液压缸底部连通，第一管道的另一端与第二液压缸连通，第一液压缸的容积与第二液压缸的容积相同；第一排水阀、第一泵组进水阀、泵组、第一泵组排水阀和第二进水阀依次连接于第一管道上，泵组包括若干串联的水泵；第二液压缸和高压气罐通过第二高压排气管连接，第二高压排气阀设置于第二高压排气管上。促进恒温压缩/膨胀，提高系统循环效率。提高系统循环效率。提高系统循环效率。

【技术实现步骤摘要】
一种近等温压缩空气储能装置及方法


[0001]本专利技术涉及气体压缩和膨胀领域，特别是一种近等温压缩空气储能装置及方法。

技术介绍

[0002]压缩空气储能技术在风光电力并网、电力调峰、减少碳排放等方面具有广阔的应用前景，其原理是：储能时利用低谷电力、风电、光电等对空气进行压缩，将电能转化为空气压力能储存起来；释能时使储存的压缩空气驱动涡轮做功发电。其中，等温压缩空气储能系统通过采用一系列技术手段，使空气的压缩和膨胀过程近似等温，将系统的压缩升温和膨胀降温幅度减小，大大提高了能源利用效率，具有优异的储能性能和广阔的发展前景。
[0003]现有的等温压缩空气储能技术利用多液缸循环，液体活塞和喷雾等技术来促进等温压缩和膨胀的实现，但是在压缩末期和膨胀初期，压比变化速率很高，带来的温度变化也较大，但此时喷雾覆盖区域小，且气
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液接触传热面积恒定，实际压缩和膨胀过程的恒温效果很差，除此之外，由于压缩和膨胀过程压强变化很大，高低压的比高至数百，水泵和水轮机的工作压力远远偏离设计工况，导致实际储能/释能的循环效率远低于理想等温循环。上述因素制约了等温压缩空气储能技术的发展和推广，如何进一步促进恒温压缩/膨胀，提高系统循环效率是该技术进一步推广应用的关键。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种近等温压缩空气储能装置及方法，利用液体比热容大，通过气
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液的热交换，降低气体温度的变化幅度。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种近等温压缩空气储能装置，包括第一液压缸、第二液压缸、第一通气阀、第一排水阀、第一泵组进水阀、第一泵组排水阀、第二进水阀、泵组、高压气罐、第一管道、第二高压排气管和第二高压排气阀；第一液压缸与第二液压缸通过第一管道连通，第一管道的一端与第一液压缸底部连通，第一管道的另一端与第二液压缸连通，第一液压缸的容积与第二液压缸的容积相同；第一通气阀设置于第一液压缸顶部，第一排水阀、第一泵组进水阀、泵组、第一泵组排水阀和第二进水阀依次连接于第一管道上，泵组包括若干串联的水泵；第二高压排气管设置于第二液压缸顶部，第二液压缸和高压气罐通过第二高压排气管连接，第二高压排气阀设置于第二高压排气管上。
[0006]作为本专利技术的进一步优选，还包括第二管道、第二通气阀、第一进水阀、第二排水阀、第二泵组进水阀、第二泵组排水阀、第一高压排气管和第一高压排气阀；第一液压缸和第二液压缸通过第二管道连通，第二管道的一端与第二液压缸的底部连通，第二管道的另一端与第一液压缸连通；第二通气阀设置于第二液压缸的顶部，第一进水阀、第二泵组排水阀、泵组、第二泵组进水阀和第二排水阀依次连接于第二管道上；第一高压排气管设置于第一液压缸的顶部，第一液压缸和高压气罐通过第一高压排气管连接，第一高压排气阀设置于第一高压排气管上。
[0007]作为本专利技术的进一步优选，还包括第一多孔板和第二多孔板，第一多孔板架设于第一液压缸的内壁上，第二管道伸入第一液压缸的一端的竖直高度大于第一多孔板竖直高度；第二多孔板架设于第二液压缸的内壁上，第一管道伸入第二液压缸的一端的竖直高度大于第二多孔板的竖直高度。
[0008]作为本专利技术的进一步优选，所述第一液压缸与第二液压缸的截面均为变截面结构，随着第一液压缸和第二液压缸高度的升高，第一液压缸和第二液压缸横截面的面积越大。
[0009]作为本专利技术的进一步优选，还包括泵组换水进水管、泵组换水排水管、泵组换水进水阀和泵组换水排水阀，泵组换水进水管与泵组的进水端连接，泵组换水排水管与泵组的排水端连接，泵组换水进水阀设置于泵组换水进水管上，泵组换水排水阀设置于泵组换水排水管上。
[0010]作为本专利技术的进一步优选，还包括气体膨胀发电装置，气体膨胀发电装置包括第三液压缸、第一高压进气管、第一高压进气阀、第一轮组进水阀、第一轮组排水阀、第四通气阀、第三管道、轮组和第四液压缸；第一高压进气管设置于第三液压缸的顶部，第三液压缸与高压气罐通过第一高压进气管连接，第一高压进气阀设置于第一高压进气管上；第四通气阀设置于第四液压缸的顶部，第三液压缸与第四液压缸通过第三管道连通，第一轮组排水阀、轮组和第一轮组进水阀依次连接于第三管道上，轮组包括若干串联的水轮机，第三液压缸的容积与第四液压缸的容积相同。
[0011]作为本专利技术的进一步优选，气体膨胀装置还包括第二高压进气管、第三通气阀、第二高压进气阀、第二轮组进水阀、第二轮组排水阀和第四管道，第二高压进气管设置于第四液压缸的顶部，第四液压缸与高压气罐通过第二高压进气管连接，第二高压进气阀设置于第二高压进气管上，第三通气阀设置于第三液压缸的顶部，第三液压缸与第四液压缸通过第四管道连通，第二轮组进水阀、轮组和第二轮组排水阀依次连接于第四管道上。
[0012]作为本专利技术的进一步优选，还包括第一高压雾泵、第二高压雾泵、第一雾泵管、第二雾泵管、第一喷雾阀、第二喷雾阀、第一喷嘴和第二喷嘴；第一雾泵管的两端均设置于第三液压缸内，第二雾泵管的两端均设置于第四液压缸内，第一高压雾泵和第一喷雾阀连接于第一雾泵管上，多个第一喷嘴设置于第三液压缸顶部，且连接于第一雾泵管的一端，第二高压雾泵和第二喷雾阀连接于第二雾泵管上，多个第二喷嘴设置于第四液压缸顶部，且连接于第二雾泵管的一端。
[0013]作为本专利技术的进一步优选，所述第三液压缸和第四液压缸均为变截面结构，随着第三液压缸和第四液压缸高度的降低，第三液压缸和第四液压缸横截面的面积越大。
[0014]一种近等温压缩空气储能方法，步骤（1）、第二液压缸压缩空气储能：首先将第一液压缸内充满液体，对第二液压缸中的空气进行压缩时，打开：第一通气阀、第一排水阀、第一泵组进水阀、第一泵组排水阀和第二进水阀，其他阀门关闭；泵组运行，由于第一液压缸与大气连通，根据第二液压缸内的实时压力大小要求选择不同数量串联运行的水泵，将液体从第一液压缸泵入第二液压缸；随着第二液压缸中液面的升高，第二液压缸内的空气所占体积减小而被压缩，被压缩的气体与液体在气液界面发生气液传热，液体吸收压缩热使被压缩气体温度降低；且流入第二液压缸的水流经过第二液压缸内的多孔板，经过孔的分流变为多股细流落入第二液压缸下部，下落的过程与被压缩气体充分混合换热，进一步降
低被压缩气体的温度；随着液面升高，气体的压缩比越来越大，气体温度越来越高，此时第二液压缸横截面积随液面升高增大，气液面接触面积增大，换热能力进一步增强；以上降温措施，使气体压缩过程更加趋近于等温过程；当第二液压缸中的被压缩气体达到一定压力时，打开第二高压排气阀，高压气体排入高压气罐中，泵组继续运行，直到液面充满液压缸，第二液压缸内的气体全部压缩至高压气罐中，关闭第二高压排气阀，第二液压缸中的气体压缩过程完成；步骤（2）、第一液压缸压缩气体储能：打开第一进水阀，第二通气阀和第二排水阀，第二泵组进水阀和第二泵组排水阀，其他阀门关闭；与步骤的储能原理相同，如此通过第一液压缸和第二液压缸交替运行实现连续的气体压缩；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近等温压缩空气储能装置，其特征在于：包括第一液压缸（1）、第二液压缸（2）、第一通气阀（14）、第一排水阀（16）、第一泵组进水阀（37）、第一泵组排水阀（35）、第二进水阀（27）、泵组（32）、高压气罐（4）、第一管道（81）、第二高压排气管（86）和第二高压排气阀（25）；第一液压缸（1）与第二液压缸（2）通过第一管道（81）连通，第一管道（81）的一端与第一液压缸（1）底部连通，第一管道（81）的另一端与第二液压缸（2）连通，第一液压缸（1）的容积与第二液压缸（2）的容积相同；第一通气阀（14）设置于第一液压缸（1）顶部，第一排水阀（16）、第一泵组进水阀（37）、泵组（32）、第一泵组排水阀（35）和第二进水阀（27）依次连接于第一管道（81）上，泵组（32）包括若干串联的水泵；第二高压排气管（86）设置于第二液压缸（2）顶部，第二液压缸（2）和高压气罐（4）通过第二高压排气管（86）连接，第二高压排气阀（25）设置于第二高压排气管（86）上。2.根据权利要求1所述的一种近等温压缩空气储能装置，其特征在于：还包括第二管道（82）、第二通气阀（24）、第一进水阀（17）、第二排水阀（26）、第二泵组进水阀（31）、第二泵组排水阀（36）、第一高压排气管（85）和第一高压排气阀（15）；第一液压缸（1）和第二液压缸（2）通过第二管道（82）连通，第二管道（82）的一端与第二液压缸（2）的底部连通，第二管道（82）的另一端与第一液压缸（1）连通；第二通气阀（24）设置于第二液压缸（2）的顶部，第一进水阀（17）、第二泵组排水阀（36）、泵组（32）、第二泵组进水阀（31）和第二排水阀（26）依次连接于第二管道（82）上；第一高压排气管（85）设置于第一液压缸（1）的顶部，第一液压缸（1）和高压气罐（4）通过第一高压排气管（85）连接，第一高压排气阀（15）设置于第一高压排气管（85）上。3.根据权利要求2所述的一种近等温压缩空气储能装置，其特征在于：还包括第一多孔板（13）和第二多孔板（23），第一多孔板（13）架设于第一液压缸（1）的内壁上，第二管道（82）伸入第一液压缸（1）的一端的竖直高度大于第一多孔板（13）竖直高度；第二多孔板（23）架设于第二液压缸（2）的内壁上，第一管道（81）伸入第二液压缸（2）的一端的竖直高度大于第二多孔板（23）的竖直高度。4.根据权利要求2所述的一种近等温压缩空气储能装置，其特征在于：所述第一液压缸（1）与第二液压缸（2）的截面均为变截面结构，随着第一液压缸（1）和第二液压缸（2）高度的升高，第一液压缸（1）和第二液压缸（2）横截面的面积越大。5.根据权利要求2所述的一种近等温压缩空气储能装置，其特征在于：还包括泵组换水进水管、泵组换水排水管、泵组换水进水阀（38）和泵组换水排水阀（39），泵组换水进水管与泵组（32）的进水端连接，泵组换水排水管与泵组（32）的排水端连接，泵组换水进水阀（38）设置于泵组换水进水管上，泵组换水排水阀（39）设置于泵组换水排水管上。6.根据权利要求2所述的一种近等温压缩空气储能装置，其特征在于：还包括气体膨胀发电装置，气体膨胀发电装置包括第三液压缸（5）、第一高压进气管（87）、第一高压进气阀（57）、第一轮组进水阀（71）、第一轮组排水阀（76）、第四通气阀（63）、第三管道（83）、轮组（72）和第四液压缸（6）；第一高压进气管（87）设置于第三液压缸（5）的顶部，第三液压缸（5）与高压气罐（4）通过第一高压进气管（87）连接，第一高压进气阀（57）设置于第一高压进气管（87）上；第四通
气阀（63）设置于第四液压缸（6）的顶部，第三液压缸（5）与第四液压缸（6）通过第三管道（83）连通，第一轮组排水阀（76）、轮组（72）和第一轮组进水阀（71）依次连接于第三管道（83）上，轮组（72）包括若干串联的水轮机，第三液压缸（5）的容积与第四液压缸（6）的容积相同。7.根据权利要求6所述的一种近等温压缩空气储能装置，其特征在于：气体膨胀装置还包括第二高压进气管（88）、第三通气阀（53）、第二高压进气阀（67）、第二轮组进水阀（77）、第二轮组排水阀（75）和第四管道（84），第二高压进气管（88）设置于第四液压缸（6）的顶部，第四液压缸（6）与高压气罐（4）通过第二高压进气管（88）连接，第二高压进气阀（67）设置于第二高压进气管（88）上，第三通气阀（53）设置于第三液压缸（5）的顶部，第三液压缸（5）与第四液压缸（6）通过第四管...

【专利技术属性】
技术研发人员：田海飞，张华良，尹钊，徐玉杰，陈海生，沈昊天，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：