[實用新型]一種浮力反饋式水力恒壓儲釋能系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202021915877.0
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN214464803U
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設計）人: 陳新睿;陳樂柯;楊承;楊昌昱;劉知航;許柏城;范坤樂
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: F04B41/02
• 分類號: F04B41/02;F04B41/06;F04B35/04;F01D15/10;F01D25/10;F01D25/12;F04B39/06;B01D53/26;B63B35/44
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本實用新型公開一種浮力反饋式水力恒壓儲釋能系統(tǒng)，其儲氣罐底部使用纜繩繞過定滑輪與水面浮動平臺連接，系統(tǒng)儲氣與釋氣時，水面浮動平臺的浮力反饋作用可以保證儲氣罐中氣壓恒定。纜繩通過電動機調(diào)節(jié)長度，來調(diào)整儲氣罐工作深度，從而設定系統(tǒng)的工作壓力。在用電低谷期，系統(tǒng)用電網(wǎng)的電能驅(qū)動電動機?發(fā)電機并帶動多級壓氣機工作，多級壓氣機將高壓氣體壓縮于恒壓儲氣罐中；在用電高峰期，將恒壓儲氣罐中的高壓氣體釋出，高壓氣體在透平中膨脹做功，透平帶動電動機?發(fā)電機輸出電能。系統(tǒng)靜止時，恒壓儲氣罐中的氣壓利用水的靜壓特性得以保持恒定。本浮力反饋式水力恒壓儲釋能系統(tǒng)利用水的靜壓特性與浮力的力學反饋作用，從而實現(xiàn)恒壓儲氣與釋氣。

技術(shù)領域

本實用新型涉及壓縮氣體儲能領域，尤其涉及一種浮力反饋式水力恒壓儲釋能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，我國可再生能源發(fā)展迅速。2019年全國可再生能源的發(fā)電量達2.04萬億千瓦時，占全部發(fā)電量的27.9％。其中，風力發(fā)電、太陽能發(fā)電量累計分別為3577.4億千瓦時、1172.2億千瓦時，累計產(chǎn)量增速分別為7.0％、13.3％。然而，可再生能源波動性強、間歇性明顯、大規(guī)模并網(wǎng)不利于電網(wǎng)穩(wěn)定、輸電通道建設滯后等因素，導致供給不穩(wěn)定，并網(wǎng)困難，限制了可再生能源的消納。為此國家明確提出推動儲能系統(tǒng)與可再生能源協(xié)調(diào)運行。

現(xiàn)有的抽水儲能系統(tǒng)，在地形選址方面，抽水儲能系統(tǒng)需要建造水庫和水壩，選址困難且建設周期長達7-10年；在投資成本方面，初始投資成本高，需要占用大量土地資源，需考慮移民問題；在環(huán)境影響方面，對環(huán)境影響較大，會導致一些生態(tài)問題。

現(xiàn)有的蓄電池儲能系統(tǒng)，單位儲能成本高，功率等級低，無法大規(guī)模布置，工作壽命短，充放電慢，環(huán)境污染大，難以工作在環(huán)境惡劣的地方。

現(xiàn)有的恒容儲能系統(tǒng)，儲釋能時儲氣罐內(nèi)氣體壓力時刻變化，導致壓氣機與透平偏離設計工況運行，系統(tǒng)效率低。

現(xiàn)有的彈簧式水下恒壓儲釋能系統(tǒng)在控制恒壓時利用彈簧拉動儲氣罐調(diào)整儲氣罐的深度，從而保證儲氣罐中氣體恒壓。但彈簧的勁度系數(shù)易隨著彈簧老化而改變，一旦勁度系數(shù)改變，就無法控制氣體恒壓。

現(xiàn)有的電機-纜繩式水下恒壓儲釋能系統(tǒng)在儲釋氣時通過電機-纜繩拉動儲氣罐以調(diào)整儲氣罐的深度，從而保證儲氣罐中氣體恒壓。該系統(tǒng)在恒壓控制時，拉動儲氣罐的電動機會消耗電能。

現(xiàn)有的電機-纜繩式水下恒壓儲釋能系統(tǒng)在使用電機-纜繩結(jié)構(gòu)控制儲氣罐中氣體恒壓時，需要實時監(jiān)測儲氣罐內(nèi)液面深度以及纜繩與水平面夾角以計算出所需的電機力矩，進而進行電機調(diào)控。這個控制過程需要為各傳感器以及電機設計自動控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種浮力反饋式水力恒壓儲釋能系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法可以通過水面浮動平臺浮力的力學反饋作用維持儲氣與釋氣過程中恒壓儲氣罐內(nèi)氣體壓力恒定，為促進新能源靈活高效消納提供有效技術(shù)手段。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種浮力反饋式水力恒壓儲釋能系統(tǒng)，包括水面浮動平臺、多級壓氣機、電動機-發(fā)電機、多級空氣透平、三通閥和恒壓儲氣罐，

所述水面浮動平臺靠近水面設置且懸浮設置在水中，且其在水中沿豎直方向上的位置可調(diào)，

所述多級壓氣機、所述電動機-發(fā)電機和所述多級空氣透平位于所述水面浮動平臺的上方，所述多級壓氣機和所述多級空氣透平分別與所述電動機-發(fā)電機導線連接，且所述多級壓氣機的出口、所述多級空氣透平的進口分別通過第一輸氣管道和第二輸氣管道與三通閥的第一端口和第二端口連接，

所述恒壓儲氣罐位于水面之下且其相對于水面的距離可調(diào)，所述恒壓儲氣罐包括進出水口和進出氣口，所述進出氣口通過第三輸氣管道與所述三通閥的第三端口連接，

當儲氣與釋氣時，所述恒壓儲氣罐內(nèi)的液面到水面之間的距離恒定。