[發明專利]一種液壓-氣壓結合的活塞式儲能系統

有效

• 申請號: 201110241170.5
• 申請日: 2011-08-22
• 公開（公告）號: CN102954050A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 陳海生;嚴曉輝;張雪輝;孟愛紅;譚春青
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F15B1/04
• 分類號: F15B1/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及電力存儲技術領域，特別是一種液壓-氣壓結合的活塞式儲能系統。

背景技術

長期以來，為滿足不斷增加的電力負荷要求，電力部門不得不根據最大負荷要求建設發電能力。這一方面造成了大量發電能力的過剩和浪費，另一方面，電力部門又不得不在用電高峰時段限制用電。因此迫切需要經濟、穩定、可靠、高效的電力儲能系統與之相配套以緩解系統負荷峰谷差過大的情況。特別對于核電站等僅能高位運行的電力系統，電力儲能系統的需求就更為迫切。更為重要的是，電力儲能系統是將間歇性能源“拼接”起來，提高可再生能源利用率的有效手段。同時，電力儲能系統還是解決分布式能源系統容量小、負荷波動大的問題的關鍵技術。

壓縮空氣儲能是除抽水蓄能外最具發展潛力的大規模電力儲能技術。傳統壓縮空氣儲能系統是基于燃氣輪機技術開發的一種儲能系統，在用電低谷將氣體壓入儲氣室中，從而將電能轉化為氣體內能存儲起來；在用電高峰將高壓氣體從儲氣室釋放，進入燃氣輪機燃燒室同燃料一起燃燒，然后驅動透平發電。傳統壓縮空氣儲能系統具有儲能容量較大、儲能周期長、效率較高和單位投資相對較小等優點；但是壓縮空氣儲能系統仍然依賴燃燒化石燃料提供熱源，不符合綠色能源發展要求；同時，傳統壓縮空氣儲能系統也需要特定的地理條件建造大型儲氣室，如巖石洞穴、鹽洞、廢棄礦井等，從而大大限制了傳統壓縮空氣儲能系統的應用范圍。

發明內容

本發明的目的是公開一種液壓-氣壓結合的活塞式儲能系統，以解決傳統壓縮空氣儲能系統面臨的主要問題，即對特殊地理條件的依賴問題，它在用電低谷通過液壓泵將液體從儲液器壓入活塞式蓄能器使罐內氣體受到壓縮，從而將電能轉化為氣體的內能存儲起來；在用電高峰時，活塞式蓄能器中的高壓氣體膨脹將液體壓出，經管道驅動液壓馬達并帶動發電機發電，從而解決了傳統壓縮空氣儲能系統對地理條件的依賴問題。

為達到上述目的，本發明的技術解決方案是：

一種液壓-氣壓結合的活塞式儲能系統，包括液壓泵-馬達儲能機組、活塞式儲能器、儲液器、閥門及管道；其儲能時，利用電動機驅動液壓泵將液體從儲液器經管道壓入活塞式儲能器存儲；釋能時，活塞式儲能器中的高壓氣體膨脹將液體壓出，經管道驅動液壓馬達并帶動發電機發電；

包括兩種構建形式：

a)液壓泵-馬達儲能機組為可逆式液壓泵-馬達儲能機組，包括至少一臺可逆式液壓泵-馬達；

可逆式液壓泵-馬達儲能機組經兩管道分別與儲液器、活塞式蓄能器相通連，兩管道中各設有閥門；

b)液壓泵-馬達儲能機組為四機式或三機式液壓泵-馬達儲能機組，包括至少一臺液壓泵、一臺液壓馬達；

液壓泵-馬達儲能機組的左右端分別經兩管道與儲液器、活塞式蓄能器相通連，兩管道中各設有閥門；

液壓泵-馬達儲能機組左右端的一管道與儲液器、活塞式蓄能器相通連，構成儲能回路，左右端的另一管道與儲液器、活塞式蓄能器相通連，構成釋能回路。

所述的液壓-氣壓結合的活塞式儲能系統，其所述形式a)，當有多臺可逆式液壓泵-馬達時，多臺可逆式液壓泵-馬達為串聯形式或并聯形式；在并聯形式中，各分軸與主驅動軸動連接，多條管道相互并聯，各條管道中設有閥門，或分別匯于兩個總閥門。

所述的液壓-氣壓結合的活塞式儲能系統，其所述形式b)，當有多臺液壓泵、液壓馬達時，多臺液壓泵、液壓馬達為串聯形式或并聯形式；在并聯形式中，各分軸與主驅動軸動連接，多條管道相互并聯，構成多條儲能回路或釋能回路，各條管道中設有閥門，或分別匯于兩個總閥門。

所述的液壓-氣壓結合的活塞式儲能系統，其儲能時，通過控制液壓泵的流量、轉速、關停部分液壓泵來調節儲能能力；釋能時，通過控制液壓馬達的流量、轉速、關停部分液壓馬達來調節發電能力。

所述的液壓-氣壓結合的活塞式儲能系統，其所述液壓泵-馬達儲能機組的驅動電源，為常規電站低谷電、核電、風電、太陽能發電、水電或潮汐發電中的一種或多種。

所述的液壓-氣壓結合的活塞式儲能系統，其所述活塞式蓄能器，為全置換式或非全置換式，其工作壓力范圍為0至138MPa。

所述的液壓-氣壓結合的活塞式儲能系統，其所述全置換式活塞式蓄能器，經管道與高壓氣瓶或中壓氣瓶相通連，管道中設有閥門。

所述的液壓-氣壓結合的活塞式儲能系統，其所述儲液器，安裝在地上或地下；儲液器中的液體，為礦物油、水、甘油三酯、聚乙二醇、合成酯、聚烯烴、水包油型乳化液、油包水型乳化液、含聚合物水溶液、磷酸酯無水合成液中的一種或多種的組合。