[發明專利]一種級間抽氣回流重力壓縮空氣儲能系統和儲能方法

有效

• 申請號: 202210718048.0
• 申請日: 2022-06-23
• 公開（公告）號: CN114810259B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 文軍;梅生偉;王月明;薛小代;張學林;李陽;趙瀚辰;楊成龍;王亞洲
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;華能集團技術創新中心有限公司;清華大學
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F04B41/02;F04B41/06;F04B35/04;F03G3/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙迪

1.一種級間抽氣回流重力壓縮空氣儲能系統，其特征在于，包括：

密閉氣腔，所述密閉氣腔中活動插接有重力柱塞，所述重力柱塞與所述密閉氣腔之間密封連接，以通過所述重力柱塞將所述密閉氣腔分為上部氣腔和下部氣腔，所述重力柱塞外壁與所述密閉氣腔內壁之間設置有密封膜，所述密封膜套設在所述重力柱塞外部，所述密封膜分別與所述重力柱塞外壁和所述密閉氣腔內壁密封連接；所述密閉氣腔為圓柱筒狀結構；所述重力柱塞的外壁面周側設置有多個呈豎直分布的平滑凹槽；密封膜為套設在所述重力柱塞外部的環形筒狀結構，密封膜的外徑等于所述密閉氣腔的內徑，所述密封膜從中間將上部向內翻折后形成外環和內環連接組成的環形鞍面結構，翻折后得到的所述內環周側形成褶皺凸起，所述外環的底端與所述密閉氣腔內壁密封連接，所述內環的底端與所述重力柱塞的外壁密封連接，所述褶皺凸起與所述平滑凹槽貼合；

串聯的多級壓縮機組，所述串聯的多級壓縮機組通過儲能管路連接所述下部氣腔，用于向所述下部氣腔中充氣，所述串聯的多級壓縮機組的中間級吸氣口通過吸氣管路連接上部氣腔；

串聯的多級膨脹機組，所述串聯的多級膨脹機組通過釋能管路連接所述下部氣腔，所述串聯的多級膨脹機組的中間級排氣口通過排氣管路連接所述上部氣腔，所述排氣管路上設置有調節閥，以使串聯的多級膨脹機組的中間級排氣口處的部分氣體進入所述上部氣腔，以保持上部氣腔和下部氣腔壓差恒定。

2.如權利要求1所述的一種級間抽氣回流重力壓縮空氣儲能系統，其特征在于，所述下部氣腔設置有進氣口和出氣口；

所述下部氣腔的進氣口設置有進氣密封閥，儲能管路的一端連接在所述進氣密封閥上；

所述下部氣腔的出氣口設置有出氣密封閥，所述釋能管路的一端連接在所述出氣密封閥上。

3.如權利要求1所述的一種級間抽氣回流重力壓縮空氣儲能系統，其特征在于，所述上部氣腔上設置有進氣口和出氣口；

所述上部氣腔的出氣口處設置有吸氣密封閥，所述吸氣管路一端連接在所述吸氣密封閥上；

所述上部氣腔上的進氣口與所述排氣管路連接。

4.如權利要求1所述的一種級間抽氣回流重力壓縮空氣儲能系統，其特征在于，所述密封膜的環形筒狀結構為上下等徑的圓柱面結構。

5.如權利要求4所述的一種級間抽氣回流重力壓縮空氣儲能系統，其特征在于，所述重力柱塞位于所述平滑凹槽處的環向周長等于所述密封膜外壁環向周長。

6.一種基于權利要求1-5中任一所述的級間抽氣回流重力壓縮空氣儲能系統的儲能方法，其特征在于，包括如下過程：

通過密閉氣腔中活動插接的重力柱塞將密閉氣腔分為上部氣腔和下部氣腔；

壓縮空氣儲能時，電動機利用電能帶動串聯的多級壓縮機組將氣體壓縮形成壓縮氣體，壓縮氣體通過儲能管路向下部氣腔充氣，壓縮氣體推動重力柱塞向上移動，壓縮上部氣腔中的氣體，上部氣腔中壓縮后的氣體通過吸氣管路進入串聯的多級壓縮機組的中間級吸氣口中進行壓縮后通過儲能管路通入下部氣腔中，使得充氣過程中上部氣腔和下部氣腔的壓差恒定；

膨脹釋能時，下部氣腔向串聯的多級膨脹機組放氣，重力柱塞向下移動，排氣管路上的調節閥控制串聯的多級膨脹機組的中間級排氣口處已經做功的一部分氣體進入上部氣腔，以保持上部氣腔和下部氣腔壓差恒定，同時維持下部氣腔壓力恒定，串聯的多級膨脹機組的中間級排氣口處已經做功的另外一部分氣體繼續進行做功，帶動發電機發電。