[發(fā)明專利]一種壓縮空氣儲能裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710465147.1
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107035665B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張家安;王佶宣;張健;魏建雄;劉熙;方鑫宇;李京藝;李正
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F04B41/02
• 分類號: F04B41/02;F01D15/10
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰;趙鳳英

1.一種壓縮空氣儲能裝置，其特征在于該裝置包括控制系統(tǒng)、N個儲能部分和N個發(fā)電部分，N≥2，為N級壓縮儲能，控制系統(tǒng)用來控制儲能部分和發(fā)電部分進行相應(yīng)的動作；所述儲能部分包括空氣壓縮機和儲氣罐，空氣壓縮機的出口通過高壓管與儲氣罐的進口連接，儲氣罐的出氣口通過高壓管連接下一級空氣壓縮機的進口，儲氣罐的排風(fēng)口通過高壓管與外界大氣聯(lián)通；在每個連接的相應(yīng)高壓管上均安裝有電磁閥，在連接儲氣罐排風(fēng)口的高壓管的另一端設(shè)有發(fā)電部分；第一級空氣壓縮機提供氣源動力，將電網(wǎng)在用電低峰時發(fā)出的多余電力轉(zhuǎn)化成氣體內(nèi)能；第N級儲氣罐的出氣口封閉；所述發(fā)電部分包括風(fēng)力發(fā)電機和控制風(fēng)力發(fā)電機的電磁閥；在每個儲氣罐內(nèi)均安裝有氣壓傳感器，氣壓傳感器用于檢測儲氣罐內(nèi)的壓強，第一級儲氣罐至第N級儲氣罐的N個儲氣罐的容積依次減小；

所述控制系統(tǒng)以單片機為核心，單片機與各個高壓管上的電磁閥均通過一個電磁繼電器連接，同時每個空氣壓縮機也單獨通過一個電磁繼電器與單片機連接；單片機分別與控制風(fēng)力發(fā)電機的電磁閥和每個氣壓傳感器連接；

N=3，當處于用電低谷時，在工業(yè)方面發(fā)電機廠利用所發(fā)出的多余電能驅(qū)動空氣壓縮機壓縮空氣，進行儲能，而在家用且電力富余的條件下利用電能驅(qū)動空氣壓縮機壓縮空氣，進行儲能，具體過程是：

第一級儲能部分開始工作時控制系統(tǒng)控制第一電磁閥（2.1）打開，其余電磁閥關(guān)閉，并控制第一級空氣壓縮機啟動，通過第一級空氣壓縮機對第一級儲氣罐進行打氣，至第一級儲氣罐的壓強為m為止；然后打開第二電磁閥（2.2）和第三電磁閥（2.3），第二級空氣壓縮機啟動，此時第一級空氣壓縮機照常運行，第二級空氣壓縮機從第一級儲氣罐獲得高壓氣體，并對氣體進行增壓，壓縮到第二級儲氣罐中，使第二級儲氣罐內(nèi)的壓強達到壓強n；然后控制系統(tǒng)控制打開第四電磁閥（2.4）和第五電磁閥（2.5），同時第三級空氣壓縮機運行，此時第二級空氣壓縮機和第一級空氣壓縮機照常運行，第三級空氣壓縮機從第二級儲氣罐獲得更高壓強氣體，并對此氣體再次增壓，壓縮到第三級儲氣罐中，達到壓強p；在第三級儲氣罐達到壓強p后，關(guān)閉第四電磁閥（2.4）和第五電磁閥（2.5），同時關(guān)閉第三級空氣壓縮機，待第二級儲氣罐壓強恢復(fù)到n后，關(guān)閉第二電磁閥（2.2）和第三電磁閥（2.3），同時關(guān)閉第二級空氣壓縮機；待第一級儲氣罐恢復(fù)到壓強m后，關(guān)閉第一電磁閥（2.1）和第一級空氣壓縮機，儲能結(jié)束；所述m、n、p均不超過每級空氣壓縮機所能壓縮的極限壓強；

在用電高峰時可根據(jù)不同用電需求使用不同壓強氣體進行發(fā)電；在用電需求較低時使用第一級儲氣罐中的低壓強氣體進行發(fā)電即可滿足用電需求；而在用電需求較高時使用第二級儲氣罐中的較高壓氣體吹動相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機進行發(fā)電；在用電需求很高時則使用第三級儲氣罐中的高壓氣體吹動相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機進行發(fā)電，從而滿足用電需求。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能裝置，其特征在于所述空氣壓縮機為風(fēng)冷空氣壓縮機；所述單片機為stm32單片機。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能裝置，其特征在于該裝置的運行主要分為兩個過程，第一個過程即為電能轉(zhuǎn)換為壓縮空氣內(nèi)能的過程，該過程采用多級壓縮方式；第二個過程為壓縮空氣發(fā)電，將空氣內(nèi)能再度轉(zhuǎn)化為電能，采用壓縮空氣多風(fēng)速段發(fā)電模式。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能裝置，其特征在于三個儲氣罐的壓強比m：n：p=4.5:2:4.2。