[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

本發明公開了屬于電力儲能技術領域的一種三態輪轉式液體自循環可逆壓縮裝置，其中三個壓力容器的氣體連接口通過氣體開關分別與低壓氣體管道、高壓氣體管道相連；三個壓力容器的液體連接口通過液體開關分別與可逆水力變壓設備的一端、可逆水力恒壓設備的一端和液體主管路的一端相連；可逆水力變壓設備和可逆水力恒壓設備的另一端都與液體主管路的另一端相連。本發明采用液體設備壓縮空氣，利用液體比熱容大的特點維持氣體溫度恒定，減小可用功損耗；采用三態壓縮室設計，保證氣體的持續輸入和輸出，提升設備利用率；采用液體自循環設計，液體在裝置內循環流動，有效解決氣體溶解引起的能量流失問題。

技術領域

本發明屬于電力儲能技術領域，具體為一種三態輪轉式液體自循環可逆壓縮裝置。

背景技術

能源結構轉型是世界各國正在面臨的嚴峻問題。我國風光資源豐富，但高比例的可再生能源滲透對電網的安全運行提出重大挑戰。儲能作為協同新能源運行的有效手段，打破電能“即發即用”的特點，實現能量的高效利用。在大規模儲能背景下，壓縮空氣儲能以其自身的清潔、低成本等特點，逐步成為研究熱點。

傳統壓縮空氣儲能采用的空氣設備由于氣體泄漏等影響往往效率較低，且絕熱壓縮帶來的高溫環境由于難以保持造成能量的大幅流失。現有的分級壓縮、級間冷卻的壓縮方式可以通過減小壓縮比的方式降低能耗，但由于單級效率不高，整體性能的提升仍處于研發階段。

現有的研究中，利用液體比熱容大的特點，采用氣液兩相儲能的方式逐步成為研究熱點。該儲能方式下，氣體變化過程近似于等溫過程，不會發生常溫存儲條件下帶來的可用功損耗。現有的液體可逆壓縮裝置主要可以歸類為兩態輪轉形式，即僅利用兩個水氣混合的壓力容器實現交替壓縮和膨脹過程。

一種兩態輪轉式液體可逆壓縮裝置結構如圖1所示，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，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、和液體主管路23的一端相連，可逆水力變壓驅動設備21的另一端與液體主管路23的另一端相連。壓縮過程中，當氣體開關41的低壓氣體連接口與壓力容器第二連接口相連，高壓氣體連接口與壓力容器第一連接口相連；液體開關42的變壓驅動設備連接口與壓力容器第一連接口，主管路連接口與壓力容器第二連接口相連，此時低壓氣體進入第二壓力容器12，可逆水力變壓驅動設備21耗能將第二壓力容器12中的液體抽至第一壓力容器11，氣體在第一壓力容器11內部被壓縮并輸送至高壓氣體管道32，此時高壓氣體管道32內部的氣體壓強持續增加。當第一壓力容器11內部氣體全部被遷出，切換第一壓力容器11、第二壓力容器12的連接方式，即氣體開關41的低壓氣體連接口與壓力容器第一連接口相連，高壓氣體連接口與壓力容器第二連接口相連；液體開關42的變壓驅動設備連接口與壓力容器第二連接口，主管路連接口與壓力容器第一連接口相連，可實現低壓空氣的持續進入，可逆水力變壓驅動設備21的連續動作。但高壓氣體管道32內部氣體壓強持續呈現鋸齒波動，不利于設備的級聯和氣體利用。發電過程與之相反。