[發明專利]三態輪轉式液體自循環可逆壓縮裝置

在審

• 申請號: 202010988979.3
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112134363A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 姜彤;崔巖;韓宗耀;尤嘉鈺;錢政旭
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種三態輪轉式液體自循環可逆壓縮裝置，其特征在于：包括：三個壓力容器、可逆水力變壓驅動設備(21)、可逆水力定壓驅動設備、液體主管路(23)、低壓氣體管道(31)、高壓氣體管道(32)、氣體開關(41)和液體開關(42)；其中三個壓力容器的氣體連接口通過氣體開關(41)分別與低壓氣體管道(31)、高壓氣體管道(32)相連；三個壓力容器的液體連接口通過液體開關(42)分別與可逆水力變壓驅動設備(21)的一端、可逆水力定壓驅動設備(22)的一端和液體主管路(23)的一端相連；可逆水力變壓驅動設備(21)和可逆水力定壓驅動設備(22)的另一端都與液體主管路(23)的另一端相連；

采用三態輪轉運行方式分三階段運行，每個階段中，先采用并行控制策略運行，再采用輪換控制策略并進入下一階段；

在三態輪轉運行方式中，三個壓力容器分別在變壓狀態、高壓恒壓狀態和低壓恒壓狀態之間輪換，可逆水力變壓驅動設備(21)通過液體開關(42)連接變壓狀態壓力容器和低壓恒壓狀態壓力容器，可逆水力定壓驅動設備(22)通過液體開關(42)連接高壓恒壓狀態壓力容器和低壓恒壓狀態壓力容器；利用電能驅動可逆水力變壓驅動設備(21)和可逆水力定壓驅動設備(22)的運行，以實現氣體的壓縮過程；或利用氣體膨脹過程做功，以驅動可逆水力變壓驅動設備(21)和可逆水力定壓驅動設備(22)發電。

2.根據權利要求1所述的一種三態輪轉式液體自循環可逆壓縮裝置，其特征在于，所述并行控制策略為：

壓縮時，三個壓力容器分別處于變壓狀態、高壓恒壓狀態、低壓恒壓狀態；進入壓縮過程，低壓氣體管道(31)中低壓氣體進入處于低壓恒壓狀態的壓力容器中，等體積的液體通過液體開關(42)流至可逆水力變壓設備(21)和可逆水力恒壓設備(22)；可逆水力變壓設備(21)耗能驅動液體進入處于變壓狀態的壓力容器中，實現氣體的壓縮；可逆水力恒壓設備(22)耗能驅動液體進入處于高壓恒壓狀態的壓力容器中，同時等體積的高壓空氣遷入高壓氣體管道(32)；

發電時，三個壓力容器分別處于變壓狀態、高壓恒壓狀態、低壓恒壓狀態；進入發電過程，高壓氣體在處于變壓狀態的壓力容器中膨脹驅動可逆水力變壓驅動設備(21)發電；高壓氣體管道(32)的高壓空氣進入處于高壓恒壓狀態的壓力容器，同時等體積的液體驅動可逆水力定壓驅動設備(22)發電；可逆水力變壓驅動設備(21)和可逆水力定壓驅動設備(22)的液體進入處于低壓恒壓狀態的壓力容器中，同時處于低壓恒壓狀態的壓力容器中等體積的低壓氣體進入低壓氣體管道(31)。

3.根據權利要求1所述的一種三態輪轉式液體自循環可逆壓縮裝置，其特征在于，所述輪換控制策略為：

壓縮時，當處于高壓恒壓狀態的壓力容器中充滿液體、變壓狀態的壓力容器中氣體達到高壓氣體管道(32)內部壓強、低壓恒壓狀態的壓力容器中充滿低壓氣體時，壓縮過程結束，進行狀態切換；各壓力容器所處的狀態在變壓狀態、高壓恒壓狀態和低壓恒壓狀態中同時切換，輪轉次序為變壓狀態、高壓恒壓狀態和低壓恒壓狀態依次切換；

發電時，當處于低壓恒壓狀態的壓力容器中充滿液體、變壓狀態的壓力容器中氣體達到低壓氣體管道(31)內部壓強、高壓恒壓狀態的壓力容器中混合指定體積高壓氣體和液體時，膨脹過程結束，進行狀態切換；各壓力容器所處的狀態在變壓狀態、高壓恒壓狀態和低壓恒壓狀態中同時切換，輪轉次序為變壓狀態、低壓恒壓狀態和高壓恒壓狀態依次切換。

4.根據權利要求1所述的一種三態輪轉式液體自循環可逆壓縮裝置，其特征在于，在變壓狀態和高壓恒壓狀態之間增加N級變壓補償狀態，同時增加N個補償可逆水力變壓驅動設備(24)、壓力容器、氣體開關(41)的壓力容器連接口和液體開關(42)的變壓補償設備連接口，其中N≥1；新增的壓力容器(14)的氣體連接口和液體連接口分別與氣體開關(41)和液體開關(42)相連，第N個新增的補償可逆水力變壓驅動設備(24)的兩端分別與第N變壓補償設備連接口和液體主管路(23)相連；各壓力容器所處的狀態在變壓狀態、1級變壓補償狀態、...、N-1級變壓補償狀態、N級變壓補償狀態、高壓恒壓狀態和低壓恒壓狀態中同時切換。