CN102400839A - 一种储能发电系统及发电方法 - Google Patents
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Abstract
一种储能发电系统及发电方法，包括高压气体发生装置、蓄水装置、水轮机和发电机，高压气体发生装置包括第一、二高压储气罐和第一、二空气压缩机，第一空气压缩机通过进气管道与第一高压储气罐连通，第二空气压缩机通过进气管道与第二高压储气罐连通；蓄水装置包括第一、二水箱，第一高压储气罐分别通过出气管道与第一、二水箱连通，第二高压储气罐分别通过出气管道与所述第一、二水箱连通；第一、二水箱分别通过出水管道与水轮机进水口连接，水轮机出水口分别通过回水管道与第一、二水箱连通，水轮机的转轴与发电机的转轴连接。本发明能够将富余的电能转化其他形式的能量进行储存，在用电紧缺的情况下进行调用，一定程度上解决了电能浪费的问题。<u/>
Description
技术领域
本发明涉及储能发电，主要是将电能转换为其他形式能进行储存，然后再将储能的能量转换成为电能的系及方法。
背景技术
人们的生活和工作离不开电，没有了电的世界是无法想象的，人们的生活没有了电将是无趣乏味的，人们的生产没有了电将会停滞，会直接导致整个社会生产力崩溃。电能如此的重要，目前世界各国都相当的重视电能的开发，比较常用的发电设备有风力发电、水力发电、火力发电以及核能发电，变电站将发电设备发出来的电供应给人们的生活和生产中，在白天，人们的生产活动用电需求比较大，变电站的供电十分紧张，有时候甚至需要实行区域分开用电来解决用电紧缺的问题；而到了夜晚，人们的生产活动用电需求比较小，此时变电站的供电是富余，这些富余的电能无法投入到人们的生产生活中而最后导致浪费，被浪费的电能要是能重新被利用，无疑是能更好的解决白天人们生产生活的用电需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种储能发电系统，能够将电能转化其他形式的能量进行储存，然后再转换为电能，一定程度上解决了电能浪费的问题。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种储能发电方法，能够将电能转化其他形式的能量进行储存，然后再转换为电能，一定程度上解决了电能浪费的问题。
为解决上述技术问题之一，本发明的技术方案是：一种储能发电系统，包括高压气体发生装置，还包括蓄水装置、水轮机和发电机，所述高压气体发生装置包括第一高压储气罐、第二高压储气罐、第一空气压缩机及第二空气压缩机，所述第一空气压缩机通过进气管道与第一高压储气罐连通，所述第二空气压缩机通过进气管道与所述第二高压储气罐连通；所述蓄水装置包括第一水箱和第二水箱，所述第一高压储气罐分别通过出气管道与所述第一水箱和第二水箱连通，所述第二高压储气罐分别通过出气管道与所述第一水箱和第二水箱连通；所述第一水箱和第二水箱分别通过出水管道与所述水轮机进水口连接，所述水轮机出水口分别通过回水管道与所述第一水箱和第二水箱连通，水轮机的转轴与发电机的转轴连接。
作为改进，所述第一空气压缩机通过第二气管与所述第一高压储气罐引出的出气管道连通，所述第一空气压缩机通过第一气管与所述第一高压储气罐连通，所述第一气管、第二气管及进气管道上设有阀门。
作为改进，所述第一高压储气罐通过调节阀与所述出气管道连接，所述第二高压储气罐通过调节阀与所述出气管道连接。
作为改进，所述出气管道上设有阀门。
作为改进，所述出水管道和进水管上均设有阀门。
作为改进，所述出水管道上设有增压设备，且出水管道通过增压阀门与所述水轮机进水口连接。
为解决上述技术问题之二，本发明的技术方案是：一种储能发电方法，包括以下步骤：
（1）将发电站富余的电量通往储能发电系统的高压气体发生装置的第一空气压缩机和第二空气压缩机，第一空气压缩机通过进气管道将空气压缩进第一高压储气罐中，使第一高压储气罐中的空气分子势能增加；第二空气压缩机通过进气管道将空气压缩进第二高压储气罐中，使第二高压储气罐中的空气分子势能增加，完成电能到空气的分子势能的转换；
（2）第一水箱或第二水箱内装有水，装有水的水箱为工作水箱，没有水的水箱为备用水箱，需要进行发电时，第一高压储气罐和/或第二高压储气罐中的高压气体通过出气管道释放到工作水箱中，工作水箱内气压增加，当气压达到指定值时，将工作水箱内的水通过出水管道释放至水轮机，出水管道内的水在气压作用下产生一定的动能，从而完成空气分子势能到水的动能的转换；
（3）具有动能的水沿着出水管道达到水轮机并推动水轮机的叶轮转动，从而完成水的动能到机械能的转换；水轮机带动发电机旋转，使发电机发电，最后完成机械能到电能的转换；
（4）具有动能的水对水轮机做功后通过回水管道进入到备用水箱中，直到工作水箱中的水全部转移到备用水箱中后，备用水箱成为新的工作水箱，原工作水箱成为新的备用水箱；
（5）第一高压储气罐和/或第二高压储气罐中的高压气体通过出气管道释放到新的工作水箱中，如此循环上述步骤（2）~（4）直到将第一高压储气罐和第二高压储气罐中的高压气体释放完为止。
作为改进，所述第二空气压缩机通过第一气管与所述第一高压储气罐连通，实行步骤（1）时，第二空气压缩机通过第一气管将空气压缩进第一高压储气罐中；所述第一空气压缩机通过第二气管与第一高压储气罐引出的出气管道连通，在实行步骤（2）时，第一空气压缩机直接将高压气体注入工作水箱中。
作为改进，所述进气管道、出气管道、出水管道和回水管道上设有阀门；第一空气压缩机通过调节阀门控制第一高压储气罐内的气压；第二空气压缩机通过调节阀门控制第二高压储气罐内的气压；第一高压储气罐通过调节阀门控制第一水箱或第二水箱内的气压；第二高压储气罐通过调节阀门控制第一水箱或第二水箱内的气压；第一水箱或第二水箱通过调节阀门控制出水管道的水压。
作为改进，所述出水管道上设有增压设备，出水管道与水轮机之间还设有增压阀门。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
在夜间，发电设备发出的富余的电量会通往高压气体发生装置的空气压缩机，空气压缩机得电工作，将空气源源不断的压缩进入高压储气罐中，空气在高压储气罐被压缩，空气内分子势能增加，从而完成由电能转到分子势能的转换；等到白天用电紧缺的时候，将高压储气罐内的高压气体释放到蓄水装置的水箱中，水箱内的气压增大，高压的气体将水箱内的水压迫到出水管道中，进而使水产生一定的动能，从而完成由空气的分子势能到水的动能的转换；具有动能的水冲刷到水轮机的叶片中推动水轮机旋转，再由水轮机带动其他设备，如发电机、动力机等，从而完成由水的动能到其他形式的能量的转换，运用实际的生产生活中，一定程度上缓解了电能紧缺的问题和电能浪费的问题，符合世界提倡的能源再利用的原则。
附图说明
图1为本发明储能发电系统管路图。
图2为本发明储能发电系统中水箱剖视图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图1、2所示，一种储能发电系统，包括高压气体发生装置、蓄水装置和水轮机10。所述高压气体发生装置包括两个密闭的高压储气罐和两个空气压缩机，两个所述高压储气罐分别为第一高压储气罐2a、第二高压储气罐2b，两个所述空气压缩机分别为第一空气压缩机1a、第二空气压缩机1b；所述蓄水装置包括两个水箱，分别为第一水箱3a和第二水箱3b。所述第一空气压缩机1a通过进气管道4与所述第一高压储气罐2a连通，所述进气管道4上设有手动阀门8；所述第二空气压缩机1b通过进气管道4与所述第二高压储气罐2b连通，所述进气管道4上设有手动阀门8；所述第二空气压缩机1b通过第一气管15与所述第一高压储气罐2a连通，所述第一气管15上设有手动阀门8；所述第一高压储气罐2a通过调节阀9与两根出气管道5连接，所述出气管道5分别与所述第一水箱3a和第二水箱3b顶部连通，所述出气管道5上设有手动阀门8；第一空气压缩机1a通过第二气管14与出气管道5连通，所述第二气管14上设有手动阀门8；所述第二高压储气罐2b通过调节阀9与两根出气管道5连接，所述出气管道5分别与所述第一水箱3a和第二水箱3b的顶部连通，所述出气管道5上设有手动阀门8；所述第一水箱3a和第二水箱3b底部引出出水管道6，所述出水管道6通过增压阀门11与水轮机10进水口连接，且所述出水管道6上设有手动阀门8和增压机13；所述水轮机10出水口通过回水管道7分别与所述第一水箱3a和第二水箱3b顶部连通，所述回水管道7上设有手动阀门8。
本发明储能发电方法如下：
（1）将发电站富余的电量通往储能发电系统的高压气体发生装置的第一空气压缩机1a和第二空气压缩机1b，第一空气压缩机1a通过进气管道4将空气压缩进第一高压储气罐2a中，使第一高压储气罐2a中的空气分子势能增加；第二空气压缩机1b通过进气管道4将空气压缩进第二高压储气罐2b中，使第二高压储气罐2b中的空气分子势能增加，完成电能到空气的分子势能的转换；必要时，第二空气压缩机1b通过第一气管15将空气压缩进第一高压储气罐2a中，加快第一高压储气罐2a的储气速度；
（2）第一水箱3a或第二水箱3b内装有水，装有水的水箱为工作水箱，没有水的水箱为备用水箱，需要进行发电时，第一高压储气罐2a和/或第二高压储气罐2b中的高压气体通过出气管道5释放到工作水箱中，工作水箱内气压增加，当气压达到指定值时，将工作水箱内的水通过出水管道释放至水轮机10，出水管道6内的水在气压作用下产生一定的动能，从而完成空气分子势能到水的动能的转换；在启动储能发电系统时发电站然具有富余电能或者第一高压储气罐2a和第二高压储气罐2b内的气压无法达到工作状态时，第一空气压缩机1a通过第二气管14和出气管道5直接将高压气体注入工作水箱中；
（3）具有动能的水沿着出水管道6达到水轮机10并推动水轮机10的叶轮转动，从而完成水的动能到机械能的转换；水轮机10带动发电机12旋转，使发电机12发电，最后完成机械能到电能的转换；
（4）具有动能的水对水轮机10做功后通过回水管道7进入到备用水箱中，直到工作水箱中的水全部转移到备用水箱中后，备用水箱成为新的工作水箱，原工作水箱成为新的备用水箱；
（5）第一高压储气罐2a和/或第二高压储气罐2b中的高压气体通过出气管道5释放到新的工作水箱中，如此循环上述步骤（2）~（4）直到将第一高压储气罐2a和第二高压储气罐2b中的高压气体释放完为止。
第一空气压缩机1a通过进气管道4上的手动阀门控制第一高压储气罐2a内的气压；第二空气压缩机1b通过进气管道4上的手动阀门控制第二高压储气罐2b内的气压；第一高压储气罐2a通过出气管道5上的手动阀门控制第一水箱3a或第二水箱3b内的气压；第二高压储气罐2b通过出气管道5上的手动阀门控制第一水箱3a或第二水箱3b内的气压；第一水箱3a或第二水箱3b通过出水管道6上的手动阀门8、增压机13及增压阀门11控制出水管道6的水压。
实际应用中，在夜间，发电设备发出的富余的电量会通往高压气体发生装置的空气压缩机，空气压缩机得电工作，将空气源源不断的压缩进入高压储气罐中，空气在高压储气罐被压缩，空气内分子势能增加，从而完成由电能转到分子势能的转换；等到白天用电紧缺的时候，将高压储气罐内的高压气体释放到蓄水装置的水箱中，水箱内的气压增大，高压的气体将水箱内的水压迫到出水管道6中，进而使水产生一定的动能，从而完成由空气的分子势能到水的动能的转换；两个高压储气罐2a、2b共同向水箱注入高压气体，一个作为主要供气源，另一个作为气压调节，使水箱中的气压保持恒定，从而使出水管道6中的水压基本保持恒定，从出水管道6喷出的水柱对水轮机10的推力基本保持一致；具有动能的水冲刷到水轮机10的叶片中推动水轮机10旋转，再由水轮机10带动发电机12，从而完成由水的动能到电能的转换，两个水箱3a、3b交替使用，一个水箱使用时，另一个水箱作为回收备用，备用水箱在灌水的同时需要排除气体，备用水箱灌满水后需要进行密闭，此时备用水箱与高压储气罐配合继续对水轮机10进行做功，这样一来，水箱的水就可以循环利用。由于具有相同速度和体积的水比气体具有的动能更大，因此利用水作为能量转换的介质比单纯用气体作为能量储能介质体积更小。本发明运用实际的生产生活中，一定程度上缓解了电能紧缺的问题和电能浪费的问题，符合世界提倡的能源再利用的原则。
Claims (10)
1.一种储能发电系统，包括高压气体发生装置，其特征在于：还包括蓄水装置、水轮机和发电机，所述高压气体发生装置包括第一高压储气罐、第二高压储气罐、第一空气压缩机及第二空气压缩机，所述第一空气压缩机通过进气管道与第一高压储气罐连通，所述第二空气压缩机通过进气管道与所述第二高压储气罐连通；所述蓄水装置包括第一水箱和第二水箱，所述第一高压储气罐分别通过出气管道与所述第一水箱和第二水箱连通，所述第二高压储气罐分别通过出气管道与所述第一水箱和第二水箱连通；所述第一水箱和第二水箱分别通过出水管道与所述水轮机进水口连接，所述水轮机出水口分别通过回水管道与所述第一水箱和第二水箱连通，水轮机的转轴与发电机的转轴连接。
2.根据权利要求1所述的一种储能发电系统，其特征在于：所述第一空气压缩机通过第二气管与所述第一高压储气罐引出的出气管道连通，所述第一空气压缩机通过第一气管与所述第一高压储气罐连通，所述第一气管、第二气管及进气管道上设有阀门。
3.根据权利要求1所述的一种储能发电系统，其特征在于：所述第一高压储气罐通过调节阀与所述出气管道连接，所述第二高压储气罐通过调节阀与所述出气管道连接。
4.根据权利要求1所述的一种储能发电系统，其特征在于：所述出气管道上设有阀门。
5.根据权利要求1所述的一种储能发电系统，其特征在于：所述出水管道和进水管上均设有阀门。
6.根据权利要求1所述的一种储能发电系统，其特征在于：所述出水管道上设有增压设备，且出水管道通过增压阀门与所述水轮机进水口连接。
7.一种如权利要求1所述储能发电系统的发电方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将发电站富余的电量通往储能发电系统的高压气体发生装置的第一空气压缩机和第二空气压缩机，第一空气压缩机通过进气管道将空气压缩进第一高压储气罐中，使第一高压储气罐中的空气分子势能增加；第二空气压缩机通过进气管道将空气压缩进第二高压储气罐中，使第二高压储气罐中的空气分子势能增加，完成电能到空气的分子势能的转换；
（2）第一水箱或第二水箱内装有水，装有水的水箱为工作水箱，没有水的水箱为备用水箱，需要进行发电时，第一高压储气罐和/或第二高压储气罐中的高压气体通过出气管道释放到工作水箱中，工作水箱内气压增加，当气压达到指定值时，将工作水箱内的水通过出水管道释放至水轮机，出水管道内的水在气压作用下产生一定的动能，从而完成空气分子势能到水的动能的转换；
（3）具有动能的水沿着出水管道达到水轮机并推动水轮机的叶轮转动，从而完成水的动能到机械能的转换；水轮机带动发电机旋转，使发电机发电，最后完成机械能到电能的转换；
（4）具有动能的水对水轮机做功后通过回水管道进入到备用水箱中，直到工作水箱中的水全部转移到备用水箱中后，备用水箱成为新的工作水箱，原工作水箱成为新的备用水箱；
（5）第一高压储气罐和/或第二高压储气罐中的高压气体通过出气管道释放到新的工作水箱中，如此循环上述步骤（2）~（4）直到将第一高压储气罐和第二高压储气罐中的高压气体释放完为止。
8.根据权利要求7所述的储能发电方法，其特征在于：所述第二空气压缩机通过第一气管与所述第一高压储气罐连通，实行步骤（1）时，第二空气压缩机通过第一气管将空气压缩进第一高压储气罐中；所述第一空气压缩机通过第二气管与第一高压储气罐引出的出气管道连通，在实行步骤（2）时，第一空气压缩机直接将高压气体注入工作水箱中。
9.根据权利要求7所述的储能发电方法，其特征在于：所述进气管道、出气管道、出水管道和回水管道上设有阀门；第一空气压缩机通过调节阀门控制第一高压储气罐内的气压；第二空气压缩机通过调节阀门控制第二高压储气罐内的气压；第一高压储气罐通过调节阀门控制第一水箱或第二水箱内的气压；第二高压储气罐通过调节阀门控制第一水箱或第二水箱内的气压；第一水箱或第二水箱通过调节阀门控制出水管道的水压。
10.根据权利要求7所述的储能发电方法，其特征在于：所述出水管道上设有增压设备，出水管道与水轮机之间还设有增压阀门。
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Legal Events
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Granted publication date: 20131030 |