[發(fā)明專利]一種壓縮氣體管道發(fā)電裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111565839.6
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114508387A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 嚴強
• 申請（專利權(quán)）人: 嚴強
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;F01D13/02;F01D9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種在用電低谷時利用壓縮氣體進行儲能，在用電高峰時再將壓縮氣體通過一個密閉的管道，在密封的管道中按照風速遞減設置多級風力發(fā)電機，將壓縮空氣動能再還原成電能的一個裝置。本發(fā)明裝置是在一個密閉的管道中設置N+1級具有相同風輪直徑，但額定功率和額定轉(zhuǎn)速都不同的風力發(fā)電機，壓縮氣體流過該管道時產(chǎn)生高速氣流，通過多級風力發(fā)電機逐級降低風速，最后把風能轉(zhuǎn)換成電能的一種裝置，并在壓縮氣體流經(jīng)風力發(fā)電機時混合霧化水，以便提高發(fā)電效率，該裝置稱為管道發(fā)電裝置，該管道發(fā)電裝置可以由多個裝置相互并聯(lián)使用，增加調(diào)峰電力的總功率，本發(fā)明的特點是低調(diào)峰電力成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲能和風力發(fā)電領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著碳減排的深入發(fā)展，人類越來越需要清潔電力，如風能、太陽能電力，但風能、太陽能等清潔電力具有不確定性和功率波動大的特點，而電網(wǎng)確需要相對穩(wěn)定的電力供應，這就產(chǎn)生了供需矛盾，從而造成一定的棄電現(xiàn)象，因此清潔電力一般會需要按清潔電力的一定比例配置調(diào)峰電力，比如采用火力發(fā)電、抽水蓄能、電池陣列蓄能，還有采用壓縮氣體蓄能，需要電力時再通過汽輪機發(fā)電，把壓縮氣體的動能轉(zhuǎn)化成電力等各種方式進行調(diào)峰，即使具備一定容量的調(diào)峰電力，因為調(diào)峰電力的成本因素，仍舊會產(chǎn)生一定的棄電現(xiàn)象。電力是一種特殊的商品，不具有一般商品的品牌屬性，用戶需要的是度電成本，如何獲得更低的調(diào)峰電力成本是本發(fā)明的核心。

現(xiàn)有采用壓縮氣體儲能，在通過汽輪機還原電力的系統(tǒng)，調(diào)峰電力成本高昂，主要的成本在于汽輪機的成本，并且汽輪機需要高溫、高壓的氣體推動汽輪機運轉(zhuǎn)發(fā)電，這就需要額外的燃料產(chǎn)生高溫氣體推動氣輪機運轉(zhuǎn)發(fā)電，造成調(diào)峰電力成本高昂，推高了電力成本。而本發(fā)明的發(fā)電裝置不需要汽輪機發(fā)電，而是通過在一個圓形管道內(nèi)設置多級尺寸相同，但額定功率、額定轉(zhuǎn)速都不同的多級風力發(fā)電機進行發(fā)電，將壓縮氣體從管道的一端輸入，從管道的另一端流出，高速氣流經(jīng)過多級風力發(fā)電機發(fā)電。風力發(fā)電機的級數(shù)為N+1級，N是大于1，小于或等于8的自然數(shù)，每個風力發(fā)電機可獨立接入電網(wǎng)，這個發(fā)電裝置稱為管道發(fā)電裝置。這個管道發(fā)電裝置不僅不需要額外的燃料產(chǎn)生高溫氣體，而且發(fā)電裝置本身成本低廉，產(chǎn)生的調(diào)峰電力成本也相對低廉的多，值得大規(guī)模推廣應用。

圖一是本發(fā)明的具體實施例，也是摘要圖

具體實施方式

蓄能調(diào)峰的本質(zhì)是儲存波谷電力，在用電高峰(波峰)時將儲存的能量(動能、勢能等)還原成電力的過程。在現(xiàn)有采用壓縮氣體儲能的發(fā)電裝置一般都采用汽輪機進行發(fā)電，汽輪機本身的發(fā)電效率較高，但汽輪機不僅造價昂貴，而且需要高溫、高壓氣體推動汽輪機發(fā)電，這就需要額外的燃料產(chǎn)生高溫氣體，因此蓄能調(diào)峰發(fā)電成本相對較高。為了替代汽輪機發(fā)電，本發(fā)明采用一個一端接壓縮氣體的圓形管道1，在圓形管道接壓縮氣體的入口處設置一個閥門2，用于控制壓縮氣體的輸入或關(guān)閉；在閥門后設置多個霧化水的噴嘴裝置9。因為風能轉(zhuǎn)換電能的基本原理和公式如下：P＝(1/2)＊1.225＊ρ＊S＊V³，其中P是電功率，1.225是標準條件下每立方米空氣的質(zhì)量(公斤)，ρ是一臺風力發(fā)電機平均風能/電能的轉(zhuǎn)換效率，S是風力發(fā)電機的有效掃風面積，V是輸入的壓縮氣體的氣流速度，從上式可知，提高空氣密度、或分別提高ρ、S和V都可以提高發(fā)電量，而提高氣流速度V，發(fā)電量增加速度最快，設置霧化水噴嘴的目的就是提高空氣單位體積的質(zhì)量，提高發(fā)電量。

整個調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)由氣罐11，管道發(fā)電裝置組成。在壓縮氣體進入管道1后，首先和霧化水混合，然后通過導流片3，將處于螺旋狀態(tài)的壓縮氣體調(diào)整成平滑的氣流，以提高風力發(fā)電機的效率。在導流片后設置N+1級掃風面積都相同，但額定功率、額定轉(zhuǎn)速都不同的多級風力發(fā)電機4，在前一級風力發(fā)電機和后一級風力發(fā)電機之間也設置若干導流片3，以平滑流經(jīng)前一級風機后造成的氣流紊亂。