CN103628932B - 高效压缩空气储能发电系统 - Google Patents

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本发明涉及一种高效压缩空气储能发电系统，包括多个互不相通的储气罐、管道、压力控制阀、压力控制系统、气动马达及发电机；所述的气动马达设置有与储气罐数量一样的进气口，气动马达转轴上设置有与进气口数量一样的对应叶片，气动马达的每个进气口用管道与对应的一个储气罐出气口连接，气动马达进气口与储气罐出气口之间设置有压力控制阀，气动马达与发电机连接；所述的压力控制系统分别控制每个压力控制阀，调节控制每个储气罐的出气口压力。所述的高效压缩空气储能发电系统，既能保证发电机的稳定工作，又能提高压缩空气储能方式的能效转换效率。

Description

高效压缩空气储能发电系统
【技术领域】
本发明涉及一种高效压缩空气储能发电系统。
【背景技术】
现有的压缩空气储能发电系统：通过压缩机把空气压缩到储气罐中，释放一个储气罐或并联在一起的多个储气罐中的压力气体，通过连接到气动马达的进气口上管道，驱动气动马达拖动发电机工作，为了发电机输出电力的稳定，通过调压阀控制气动马达进气符合额定压力要求。当储气罐的压力高于额定压力时，系统正常工作；低于额定压力时，就无法正常工作，这时储气罐中的残存压力气体就只能当作库存无法使用，浪费了空气压缩机的电耗，还占用了储气罐宝贵的空间，造成压缩空气储能方式能效转换效率低。
专利号200780031109.X，为了实现储气罐输出气压的稳定，提出技术方案：设置两个储气罐，在其中一个储气罐上设置有进气口和出气口，储气罐间用管道连接，在连接管道上装水泵，储气罐中事先装一定量的水的；压缩机充气时，压力空气把水压到没有气口的储气罐中，储气罐放气时，为了稳定出气口压力稳定，通过控制水泵的工作来实现。该方案结构复杂，稳压过程水泵要耗电，水还占用了宝贵的储气罐容积，压缩空气的能效转换效率低。
压缩空气储能方式作为一种能源储能方式在环保、使用成本方面较其他储能方式有比较明显的优点，但压缩空气储能方式：压力越高，能效转换效率就越低，储气罐容积越大，残存压力气体就越多，能效转换效率也越低。若能提出既能保证发电机的稳定工作，又能提高压缩空气储能方式的能效转换效率的技术方案，对新能源如风电、光电发电发展有重要推动作用。
【发明内容】
本发明一种高效压缩空气储能的发电系统，提供了既能保证发电机的稳定工作，又能提高压缩空气储能方式的能效转换效率的技术方案。
所述一种高效压缩空气储能发电系统，包括多个互不相通的储气罐、管道、压力控制阀、压力控制系统、气动马达及发电机；所述的气动马达设置有与储气罐数量一样的进气口，气动马达转轴上设置有与进气口数量一样的对应叶片，气动马达的每个进气口用管道与对应的一个储气罐出气口连接，气动马达进气口与储气罐出气口之间设置有压力控制阀，气动马达与发电机连接；所述的压力控制系统分别控制每个压力控制阀，调节控制每个储气罐的出气口压力。
本发明的一种高效压缩空气储能发电系统优点在于：
由于气动马达的多个进气口与多个储气罐出气口通过各自的管道对应连接，压力控制系统可以分别控制每个压力控制阀，调节控制每个储气罐的出气口压力。这样，在系统工作时，只要求多个储气罐的出气口压力的合力满足气动马达额定转速要求就可以，每个储气罐的压力可以不同，每个储气罐的压缩空气理论上都可以用到几乎接近零残存。因此，本发明的一种高效压缩空气储能发电系统，在保证气动马达驱动发电机稳定工作的同时，每个储气罐的压缩空气理论上都可以用到几乎接近零残存，极大提高了压缩空气储能方式的能效转换效率，对新能源如风电发电、光伏发电发展有重要推动作用。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
图1本发明的一种高效压缩空气储能发电系统的流程图
图2本发明的气动马达的结构示意图
图3本发明的一种实施例光伏发电的压缩空气储能发电系统的流程图
图4本发明的一种实施例风能发电的压缩空气储能发电系统的流程图
图5本发明的一种实施例火力发电的压缩空气储能发电系统的流程图
【具体实施方式】
本发明的实施例1：
如图1、2和图3，一一种光伏发电站的压缩空气储能发电系统，包括光伏发电站、空气压缩机、3个储气罐，一台3个进气口的气动马达，一台发电机及其压力控制系统；空气压缩机的出气口与储气罐的进气口用管道连接，每个储气罐出气口安置有压力控制阀，如图2，气动马达设置有3进气口，气动马达转轴21上设置3个对应叶片22，气动马达的每个进气口用管道对应连接一个储气罐的出气口，气动马达转轴21上安置速度传感器23，气动马达通过电机联接轴24与发电机连接；在有日照时，光伏电站多余的电力驱动空压机压缩空气存储到3个储气罐中，需要发电时，压力控制系统根据气动马达的转轴上安置的速度传感器反馈的速度信号，分别控制3个储气罐的出气口压力，满足发电机的稳定发电工作；因此，实现了在保证发电机稳定发电工作的同时，只要有一个储气罐压力高于气动马达稳定工作要求，其他两个储气罐存储的压缩空气都可以用到几乎接近零残存。
本发明的实施例2：
如图1、2和图4，一种风力发电的压缩空气储能发电系统，包括风力发电站、空气压缩机、3个储气罐，一台3个进气口的气动马达，一台发电机及其压力控制系统；空压机的出气口与储气罐的进气口用管道连接，每个储气罐出气口安置有压力控制阀，气动马达设置有3进气口，气动马达转轴21上设置3个对应叶片22，气动马达的每个进气口用管道对应连接一个储气罐的出气口，气动马达转轴21上安置速度传感器23，气动马达通过电机联接轴24；在风力发电中，产生的机械能过剩时，这部分机械能通过机械装置驱动空压机压缩空气存储到3个储气罐中，需要发电时，压力控制系统根据气动马达的转轴上安置速度传感器反馈的速度信号，分别控制3个储气罐的出气口压力，满足发电机的稳定工作；因此，实现了在保证发电机稳定工作的同时，只要有一个储气罐压力高于气动马达稳定工作要求，其他两个储气罐存储的压缩空气都可以用到几乎接近零残存。
本发明的实施例3：
如图1、2和图5，一种火力发电站的压缩空气储能发电系统，包括火力发电站、空气压缩机、3个储气罐，一台3个进气口的气动马达，一台发电机及其压力控制系统；空压机的出气口与储气罐的进气口用管道连接，每个储气罐出气口安置有压力控制阀，气动马达设置有3进气口，气动马达转轴21上设置3个对应叶片22，气动马达的每个进气口用管道对应连接一个储气罐的出气口，气动马达转轴21上安置速度传感器23，气动马达通过电机联接轴24；在发电站用电低谷时期，电站多余的电力驱动空压机压缩空气存储到3个储气罐中，需要发电时，压力控制系统根据气动马达的转轴上安置速度传感器反馈的速度信号，分别控制3个储气罐的出气口压力，满足发电机的稳定工作；因此，实现了在保证发电机稳定工作的同时，只要有一个储气罐压力高于气动马达稳定工作要求，其他两个储气罐存储的压缩空气都可以用到几乎接近零残存。

Claims (1)

1.一种高效压缩空气储能发电系统，其特征在于：包括多个互不相通的储气罐、管道、压力控制阀、压力控制系统、气动马达及发电机；所述的气动马达设置有与储气罐数量一样的进气口，气动马达转轴上设置有与进气口数量一样的对应叶片，气动马达的每个进气口用管道与对应的一个储气罐出气口连接，气动马达进气口与储气罐出气口之间设置有压力控制阀，气动马达与发电机连接；所述的压力控制系统分别控制每个压力控制阀，调节控制每个储气罐的出气口压力。
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