CN107061994A - 一种低压缩比的海底压缩空气储能装置 - Google Patents

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王富强
肖兵
程子明
谭建宇
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    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
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    • F17D1/02—Pipe-line systems for gases or vapours
    • F17D1/065—Arrangements for producing propulsion of gases or vapours
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Abstract

一种低压缩比的海底压缩空气储能装置，属于压缩空气储能技术领域。本发明包括低压储气室、低压输气管道、空气压缩机、风力蜗轮机、高压输气管道和高压储气室；压缩空气储能装置沉入海底，所述低压储气室与高压储气室之间连接有低压输气管道和高压输气管道，所述空气压缩机安装在高压输气管道上，所述风力涡轮机安装在低压输气管道上，采用空气压缩机将低压储气室内的空气压缩通过高压输气管道送入高压储气室，采用风力涡轮机将高压空气能转化为电能，高压空气经过风力涡轮机变为低压空气，经过低压输气管道进入低压储气室。本发明由于压缩比较低，发热量相对少很多，不需要中间繁复的蓄热装置，减少了很多成本、提高了效率、增强了可靠性。

Description

一种低压缩比的海底压缩空气储能装置
技术领域
本发明涉及一种压缩空气储能装置，具体涉及一种低压缩比的海底压缩空气储能装置，属于压缩空气储能技术领域。
背景技术
储能是指通过介质或设备把能量存储起来，在需要时释放出来的过程。储能技术是解决可再生能源大规模介入和弃风弃光问题的关键技术；是分布式能源、智能电网、能源互联网发展的必备技术；也是解决常规电力削峰填谷，提高常规能源发电效率与输电效率、安全性和经济性的重要支撑技术。储能技术可以提高清洁能源发电比率，进而实现化石能源清洁高效利用，有效减少污染物的排放，对雾霾环境问题的治理和改善人居环境将起到极大的推动作用。同时储能技术的发展关系到能源、交通、电力等多个重要行业的发展，尤其在当今能源大环境下，储能能够突破传统能源模式时间与空间的限制，其重要作用日益凸显，已经成为主要发达国家竞相发展的战略新兴产业。
常见的储能技术有：抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储能、铅酸电池、锂电池、液流电池及超级电容器等。压缩空气储能系统的原理是在用电低谷将空气压缩并存于储气室中，是电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰，高压空气从储气室释放驱动透平发电。压缩空气储能系统已经是成熟的商业化技术，而飞轮储能、超导储能以及其他储能方式都是由于成本非常高还在实验室阶段，由于压缩空气的压缩比较高，在压缩过程中会产生大量的热量，这使得储能电到电的效率非常低，从而限制了气储能的广泛使用。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此，本发明针对现有技术中由于压缩空气的压缩比较高，在压缩过程中会产生大量的热量，这使得储能电到电的效率非常低，从而限制了气储能的广泛使用的问题，进而提供的一种低压缩比的海底压缩空气储能装置，该低压缩比的压缩空气储能系统由于压缩比较低，发热量相对少很多，不需要中间繁复的蓄热装置，减少了很多成本、提高了效率、增强了可靠性。
本发明提供了一种低压缩比的海底压缩空气储能装置，包括低压储气室、低压输气管道、空气压缩机、风力蜗轮机、高压输气管道和高压储气室；压缩空气储能装置沉入海底，所述低压储气室与高压储气室之间连接有低压输气管道和高压输气管道，所述空气压缩机安装在高压输气管道上，所述风力涡轮机安装在低压输气管道上，采用空气压缩机将低压储气室内的空气压缩通过高压输气管道送入高压储气室，采用风力涡轮机将高压空气能转化为电能，高压空气经过风力涡轮机变为低压空气，经过低压输气管道进入低压储气室。
进一步地：所述低压储气室和高压储气室均采用PVC橡胶柔性材料。这样可以保持一定深度下水的静压和空气压力相同，维持空气压力恒定不变；同时降低了储气室的高昂费用。
进一步地：所述高压输气管道和低压输气管道均采用不锈钢管道。这样设计起耐压防腐蚀的作用，在条件恶劣的海底保持系统的稳定运行。
有益效果：
与传统的压缩空气储能相比本发明采用“低压储气室”和“高压储气室”两个储气室可以极大地降低空气压缩时的发热量，省去了复杂的蓄热设备，提高压缩空气储能的效率；利用海水静压维持空气压力不变，不需要进行压力调节，省去了冗余压力调节设备，最终达到很好的“削峰填谷”的效果。同时减少了很多成本、增强了可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种低压缩比的海底压缩空气储能装置的结构示意图；
图中：1、海洋截面 2、低压气储气室 3、低压输气管道 4、空气压缩机 5、风力涡轮机 6、高压输气管道 7、高压储气室。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
实施例：一种低压缩比的海底压缩空气储能装置，包括低压储气室2、低压输气管道3、空气压缩机4、风力蜗轮机5、高压输气管道6和高压储气室7；压缩空气储能装置沉入海底，所述低压储气室2与高压储气室7之间连接有低压输气管道3和高压输气管道6，所述空气压缩机4安装在高压输气管道6上，所述风力涡轮机5安装在低压输气管道3上，采用空气压缩机4将低压储气室2内的空气压缩通过高压输气管道6送入高压储气室7，采用风力涡轮机7将高压空气能转化为电能，高压空气经过风力涡轮机7变为低压空气，经过低压输气管道3进入低压储气室2。
更具体地：所述低压储气室2和高压储气室7均采用PVC橡胶柔性材料。这样可以保持一定深度下水的静压和空气压力相同，维持空气压力恒定不变；同时降低了储气室的高昂费用。所述高压输气管道6和低压输气管道3均采用不锈钢管道。这样设计起耐压防腐蚀的作用，在条件恶劣的海底保持系统的稳定运行。
本实施例：
1)使用PVC橡胶柔性储气室降低了储气瓶的高昂费用；
2)利用海水静压保持压缩空气压力恒定，去除稳压装置，提高系统稳定性；
3)利用高压储气室和低压储气室之间低倍压缩空气储能从而降低压缩倍数从而减少发热，提高压缩空气储能的系统效率。
工作方式：首先将一定量的空气通过空气压缩机送进低压储气室，保证两个储气室内有一定量的空气，之后空气只在低压储气室和高压储气室内循环，不需要和外界大气互通。用电低谷时(通常夜间凌晨到白天7:00)或者太阳能发电高峰时段，富裕的电力通过“一种低圧缩比的海底压缩空气储能器”中空气压缩机将低压空气转化为高压空气并从“低压储气室”运输到“高压储气室”内，这样就把电能存储在空气分子之间的势能里。在用电高峰的时候(夜间5:00到12:00)高压空气推动风力涡轮机从而带动发电机发电，这样存储起来的电能就被释放出来，补足用电高峰时所需要的电能。
虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (3)

1.一种低压缩比的海底压缩空气储能装置，其特征在于：包括低压储气室(2)、低压输气管道(3)、空气压缩机(4)、风力蜗轮机(5)、高压输气管道(6)和高压储气室(7)；压缩空气储能装置沉入海底，所述低压储气室(2)与高压储气室(7)之间连接有低压输气管道(3)和高压输气管道(6)，所述空气压缩机(4)安装在高压输气管道(6)上，所述风力涡轮机(5)安装在低压输气管道(3)上，采用空气压缩机(4)将低压储气室(2)内的空气压缩通过高压输气管道(6)送入高压储气室(7)，采用风力涡轮机(7)将高压空气能转化为电能，高压空气经过风力涡轮机(7)变为低压空气，经过低压输气管道(3)进入低压储气室(2)。
2.根据权利要求1所述的一种低压缩比的海底压缩空气储能装置，其特征在于：所述低压储气室(2)和高压储气室(7)均采用PVC橡胶柔性材料。
3.根据权利要求1或2所述的一种低压缩比的海底压缩空气储能装置，其特征在于：所述高压输气管道(6)和低压输气管道(3)均采用不锈钢管道。
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