一种等温压缩恒压发电物理储能装置、系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于压缩空气储能发电技术领域，公开了一种等温压缩恒压发电物理储能装置、系统及方法，储气罐内腔的上部通过第一导热隔板和第二导热隔板分隔为第一腔室、第二腔室和第三腔室，第二腔室内适配设有能上下移动的活塞，活塞杆的上下端两端分别与重块和活塞连接；第一腔室和第三内分别设有倾斜且对称的第一弹性密封带和第二弹性密封带，第一腔室设有第一注水口和第一出水口；第三腔室设有第二注水口和第二出水口；储气罐上在第二弹性密封带的上方设有第二注水口和第二出水口；储气罐的底部设有注气口和压缩空气出口。本发明专利技术能够解决目前压缩空气储能所存在的能量损失大、储能效率低及经济效益差的难题。低及经济效益差的难题。低及经济效益差的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种等温压缩恒压发电物理储能装置、系统及方法


[0001]本专利技术属于压缩空气储能发电
，具体涉及一种等温压缩恒压发电物理储能装置、系统及方法。

技术介绍

[0002]目前压缩空气储能技术复杂，实现技巧上与抽水蓄能有很大不同。抽水蓄能只是将电能以水的势能形式存储起来，目标固定、原理清楚，设备制造和运行技术成熟。而压缩空气储能在运行过程中一方面气体压力势能波动造成能量损失，还有大量热量交换，可能导致气体温度剧烈波动，又反过来影响到气体压强。一般来讲，等物质的量的气体在同体积下，温度与压强成正比，压缩时一旦温度上升，就要比等温变化消耗更多的能量，而发电时一旦温度下降，就要比等温过程少发能量。另一方面温差过大导致的热量传递也会造成不可逆的能量损失，从而导致储能效率下降。对于电力储能这样的大型工程来说，储能发电效率的下降就意味着成本的快速增长，因此储能运行过程中的温度和压力控制手段及方法就显得尤为重要。

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一种等温压缩恒压发电物理储能装置、系统及方法，本专利技术能够解决目前压缩空气储能所存在的能量损失大、储能效率低及经济效益差等难题。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：一种等温压缩恒压发电物理储能装置，包括储气罐、重块、活塞和活塞杆；储气罐内腔的上部通过第一导热隔板和第二导热隔板分隔为第一腔室、第二腔室和第三腔室，第一腔室、第二腔室和第三腔室的下部连通，第一导热隔板和储气罐内壁围成的空腔记为第一腔室，第一导热隔板、第二导热隔板和储气罐内壁围成的空腔记为第二腔室，第二导热隔板和储气罐内壁围成的空腔记为第三腔室，第一腔室和第三腔室关于第二腔室对称；第二腔室内适配设有能上下移动的活塞，活塞杆的下端与活塞连接，活塞杆的上端贯穿储气罐的顶部并与重块连接；第一腔室内设有倾斜的第一弹性密封带，第一弹性密封带的上下两端固定，第一弹性密封带将第一腔室上下分隔为两个腔室，第一弹性密封带的侧壁与第一腔室内壁之间密封接触并能相对滑动；第三腔室内设有第二弹性密封带，第二弹性密封带和第一弹性密封带关于第二腔室对称设置；第一腔室在第一弹性密封带上端的上方设有第一注水口和第一出水口；第三腔室在第二弹性密封带上端的上方设有第二注水口和第二出水口；储气罐的底部设有注气口和压缩空气出口。
[0005]优选的，所述储气罐的形状为长方体，储气罐的侧面依次记为第一侧面、第二侧
面、第三侧面和第四侧面，第一侧面和第三侧面相对，第二侧面和第四侧面相对；第一导热隔板和第二导热隔板设置于第一侧面和第三侧面之间，第一导热隔板、第二导热隔板、第一侧面和第三侧面相互平行，第一导热隔板和第二导热隔板的高度相同、厚度相同，第一导热隔板与第一侧面之间的距离和第二导热隔板与第三侧面之间的距离相等；储气罐的顶面、第二侧面和第四侧面均与第一导热隔板密封连接，储气罐的顶面、第二侧面和第四侧面均与第二导热隔板密封连接；第一弹性密封带的上端与第一侧面固定连接，第一弹性密封带的下端与第一导热隔板的下端固定连接，第一弹性密封带的两侧面分别与第二侧面和第四侧面密封接触；第二弹性密封带的上端与第三侧面固定连接，第二弹性密封带的下端与第二导热隔板的下端固定连接，第二弹性密封带的两侧面分别与第二侧面和第四侧面密封接触。
[0006]优选的，第一注水口和第一出水口设置于所述第一侧面并与第一腔室连通；第二注水口和第二出水口设置于所述第三侧面并与第三腔室连通。
[0007]本专利技术还提供而一种等温压缩恒压发电物理储能系统，包括发电系统、注水系统、压缩空气系统和本专利技术如上所述的等温压缩恒压发电物理储能装置，所述发电系统包括水轮机和/或空气透平；注水系统的出水口与第一注水口以及第二注水口连接，水轮机的进水口与第一出水口以及第二出水口连接，压缩空气系统出口与注气口连接；注气口、第一注水口、第二注水口、第一出水口、第二出水口和压缩空气出口分别设有第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门；空气透平的压缩空气入口与第六阀门的出口连接。
[0008]优选的，所述水轮机包括第一水轮机和第二水轮机，第一水轮机的进水口与第四阀门的出口连接，第二水轮机的进水口与第五阀门的出口连接。
[0009]优选的，所述注水系统包括第一水泵和第二水泵，第一水泵的出水口与第二阀门的入口连接，第二水泵的出水口与第三阀门的入口连接。
[0010]优选的，所述等温压缩恒压发电物理储能系统还包括水池，水轮机的出水口与水池连接，注水系统的进水口与水池连接。
[0011]本专利技术还提供了一种等温压缩恒压发电物理储能方法，所述等温压缩恒压发电物理储能方法通过本专利技术如上所述的等温压缩恒压发电物理储能系统进行，包括储能过程和发电过程；所述储能过程包括：通过压缩空气系统向储气罐内注满预设压力的压缩空气，当注满压缩空气后，压缩空气系统停止向储气罐内注入压缩空气，在注入压缩空气过程中，第一弹性密封带和第二弹性密封带向上鼓起；然后利用注水系统通过第一注水口和第二注水口向储气罐内注水并使重块升高，直至第二腔室内的压缩空气达到预设压力，之后关闭第二阀门和第三阀门；在注水过程中，第一弹性密封带和第二弹性密封带向下移动，第一腔室中的水通过第一导热隔板对第二腔室中的压缩空气进行降温，第三腔室中的水通过第二导热隔板对第二腔室中的压缩空气进行降温；所述发电过程包括第一发电过程、第二发电过程和第三发电过程；所述第一发电过程包括：打开第四阀门和第五阀门，储气罐内的压缩空气通过第
一弹性密封带对第一腔室中的水施加压力、以及通过第二弹性密封带对第三腔室中的水施加压力，第一腔室中的水从第一出水口流出，第三腔室中的水通过第二出水口流出，从第一出水口和第二出水口流出后的水驱动水轮机进行发电；第一腔室中的水从第一出水口流出的过程中，第一腔室中的水通过第一导热隔板对第二腔室中的压缩空气进行加热，第三腔室中的水通过第二导热隔板对第二腔室中的压缩空气进行加热；所述第二发电过程包括：打开第六阀门，此时第四阀门和第五阀门处于关闭状态，储气罐内的压缩空气通过压缩空气出口进入空气透平，空气透平利用压缩空气进行发电；所述第三发电过程包括：所述第一发电过程和所述第二发电过程同时进行。
[0012]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术等温压缩恒压发电物理储能装置中，在第一腔室和第三腔室中分别置了第一弹性密封带和第二弹性密封带，第一弹性密封带和第二弹性密封带起到了分隔压缩空气与水的作用，在储能过程中，储气罐内的压缩空气由于被压缩而温度升高，第一腔室和第三腔室中的水分别利用第一导热隔板和第二导热隔板的导热性能够吸纳储气罐内的压缩空气的压缩热，因此本专利技术能够很好的控制压缩空气升压过程中的温度，实现近似等温压缩过程。在发电过程中，第一腔室和第三腔室中的水能够通过第一导热隔板和第二导热隔板为储气罐内的压缩空气传递热量，储气罐内的压缩空气吸收水中的热量，近似实现空气等温膨胀。同时第一弹性密封带和第二弹性密封带还能够在储能的初期，在储气罐内储存一定压力的压缩空气，提高了储能能力。从上述可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等温压缩恒压发电物理储能装置，其特征在于，包括储气罐（3）、重块（4）、活塞（17）和活塞杆（20）；储气罐（3）内腔的上部通过第一导热隔板（19
‑
1）和第二导热隔板（19
‑
2）分隔为第一腔室（3
‑
7）、第二腔室（3
‑
8）和第三腔室（3
‑
9），第一腔室（3
‑
7）、第二腔室（3
‑
8）和第三腔室（3
‑
9）的下部连通，第一导热隔板（19
‑
1）和储气罐（3）内壁围成的空腔记为第一腔室（3
‑
7），第一导热隔板（19
‑
1）、第二导热隔板（19
‑
2）和储气罐（3）内壁围成的空腔记为第二腔室（3
‑
8），第二导热隔板（19
‑
2）和储气罐（3）内壁围成的空腔记为第三腔室（3
‑
9），第一腔室（3
‑
7）和第三腔室（3
‑
9）关于第二腔室（3
‑
8）对称；第二腔室（3
‑
8）内适配设有能上下移动的活塞（17），活塞杆（20）的下端与活塞（17）连接，活塞杆（20）的上端贯穿储气罐（3）的顶部并与重块（4）连接；第一腔室（3
‑
7）内设有倾斜的第一弹性密封带（18
‑
1），第一弹性密封带（18
‑
1）的上下两端固定，第一弹性密封带（18
‑
1）将第一腔室（3
‑
7）上下分隔为两个腔室，第一弹性密封带（18
‑
1）的侧壁与第一腔室（3
‑
7）内壁之间密封接触并能相对滑动；第三腔室（3
‑
9）内设有第二弹性密封带（18
‑
2），第二弹性密封带（18
‑
2）和第一弹性密封带（18
‑
1）关于第二腔室（3
‑
8）对称设置；第一腔室（3
‑
7）在第一弹性密封带（18
‑
1）上端的上方设有第一注水口（3
‑
2）和第一出水口（3
‑
4）；第三腔室（3
‑
9）在第二弹性密封带（18
‑
2）上端的上方设有第二注水口（3
‑
3）和第二出水口（3
‑
5）；储气罐（3）的底部设有注气口（3
‑
1）和压缩空气出口（3
‑
6）。2.根据权利要求1所述的一种等温压缩恒压发电物理储能装置，其特征在于，所述储气罐（3）的形状为长方体，储气罐（3）的侧面依次记为第一侧面（3
‑
11）、第二侧面（3
‑
12）、第三侧面（3
‑
13）和第四侧面（3
‑
14），第一侧面（3
‑
11）和第三侧面（3
‑
13）相对，第二侧面（3
‑
12）和第四侧面（3
‑
14）相对；第一导热隔板（19
‑
1）和第二导热隔板（19
‑
2）设置于第一侧面（3
‑
11）和第三侧面（3
‑
13）之间，第一导热隔板（19
‑
1）、第二导热隔板（19
‑
2）、第一侧面（3
‑
11）和第三侧面（3
‑
13）相互平行，第一导热隔板（19
‑
1）和第二导热隔板（19
‑
2）的高度相同、厚度相同，第一导热隔板（19
‑
1）与第一侧面（3
‑
11）之间的距离和第二导热隔板（19
‑
2）与第三侧面（3
‑
11）之间的距离相等；储气罐（3）的顶面（3
‑
15）、第二侧面（3
‑
12）和第四侧面（3
‑
14）均与第一导热隔板（19
‑
1）密封连接，储气罐（3）的顶面（3
‑
15）、第二侧面（3
‑
12）和第四侧面（3
‑
14）均与第二导热隔板（19
‑
2）密封连接；第一弹性密封带（18
‑
1）的上端与第一侧面（3
‑
11）固定连接，第一弹性密封带（18
‑
1）的下端与第一导热隔板（19
‑
1）的下端固定连接，第一弹性密封带（18
‑
1）的两个侧面分别与第二侧面（3
‑
12）和第四侧面（3
‑
14）密封接触；第二弹性密封带（18
‑
2）的上端与第三侧面（3
‑
13）固定连接，第二弹性密封带（18
‑
2）的下端与第二导热隔板（19
...

【专利技术属性】
技术研发人员：敬小磊，刘存良，林郁文，徐党旗，赵亮，梁舒婷，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：