CN107749670A - 一种基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统，解决了现有的超导磁储能技术和深冷储能技术在单一应用时，超导磁储能技术由于其超导材料在临界温度以下才能保持超导特性，需要真空绝热容器和制冷设备进行绝热和降温，存在着运行成本高，且超导磁储能技术能量自身存储容量小的技术问题，深冷储能技术存在着响应速度慢的技术问题的技术问题。

Description

一种基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统
技术领域
本发明涉及电力储能领域，尤其涉及一种基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统。
背景技术
现有电力储能技术根据储能技术的特点分为功率型储能和能量型储能，其中，功率型储能包括超导磁储能系统(SMES，Superconducting Magnetic Energy StorageSystem)、超级电容器和飞轮储能等，具有短时大功率充放电的能力，主要用于改善电网供电品质和提供短时功率支撑；能量型储能包括蓄电池储能、抽水储能和深冷储能等，存储容量大，主要用于调峰填谷、备用电源和能量优化管理等方面，但同时存在响应速度慢的问题。
各种储能技术分别存在着对应的优缺点，任何一种单一的储能方式均无法同时兼顾容量、响应速度和功率等要求，因此对应的应用场合均受到一定的限制，无法满足电网复杂应用需求。
现有的超导磁储能技术和深冷储能技术在单一应用时，超导磁储能技术由于其超导材料在临界温度以下才能保持超导特性，需要真空绝热容器和制冷设备进行绝热和降温，存在着运行成本高，且超导磁储能技术能量自身存储容量小的技术问题，深冷储能技术存在着响应速度慢的技术问题的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统，用于解决现有的超导磁储能技术和深冷储能技术在单一应用时，存在的超导磁储能技术由于其超导材料在临界温度以下才能保持超导特性，需要真空绝热容器和制冷设备进行绝热和降温，同时超导磁储能技术的能量存储容量小的技术问题，深冷储能技术存在着响应速度慢的技术问题。
本发明提供的一种基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统，包括：
杜瓦瓶、超导磁体、一个或至少两个节流阀、与所述节流阀一一对应的深冷空气储罐、液态空气储槽和冷却与换热系统；
所述杜瓦瓶内设置有所述超导磁体；
所述冷却与换热系统与所述杜瓦瓶连通，用于将所述冷却与换热系统中的液态空气输送至杜瓦瓶；
所述液态空气储槽分别与所述杜瓦瓶和一个或至少两个所述节流阀连通，所述液态空气储槽通过一个或至少两个所述节流阀和与所述节流阀一一对应的深冷空气储罐连通，用于将所述杜瓦瓶中的所述液态空气通过所述液态空气储槽输送至一个或至少两个所述深冷空气储罐。
优选地，还包括：空气压缩机组；
所述空气压缩机组与所述冷却与换热系统连通，用于将所述空气压缩机组中的高温高压气态空气输送至所述冷却与换热系统，使得所述冷却与换热系统对所述气态空气进行降温制冷和液化节流后得到所述液态空气。
优选地，还包括：发电机；
所述发电机与所述冷却与换热系统动力连接，用于将所述冷却与换热系统对所述液态空气通过加压、定压气化和膨胀得到的内能进行所述发电机的驱动发电。
优选地，还包括：变流器；
所述变流器与所述超导磁体电连接。
优选地，当所述节流阀的数量为一时，所述深冷空气储罐通过所述节流阀与所述杜瓦瓶连通。
优选地，还包括：供电电网；
所述供电电网与所述变流器电连接，用于将所述供电电网的电能传输至所述变流器。
优选地，所述供电电网与所述发电机电连接，用于接收所述发电机发出的电能。
优选地，所述供电电网与所述空气压缩机组电连接，用于给所述空气压缩机组提供电能。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统，包括：杜瓦瓶、超导磁体、一个或至少两个节流阀、与所述节流阀一一对应的深冷空气储罐、液态空气储槽和冷却与换热系统；所述杜瓦瓶内设置有超导磁体；所述冷却与换热系统与所述杜瓦瓶连通，用于将所述冷却与换热系统中的液态空气输送至杜瓦瓶；所述液态空气储槽分别与所述杜瓦瓶和一个或至少两个所述节流阀连通，所述液态空气储槽通过一个或至少两个所述节流阀和与所述节流阀一一对应的深冷空气储罐连通，用于将所述杜瓦瓶中的所述液态空气通过所述液态空气储槽输送至一个或至少两个所述深冷空气储罐。
本发明中，通过将杜瓦瓶通过液态空气储槽和节流阀与深冷空气储罐的连通，将一部分液态空气保存在杜瓦瓶内，取代了原本的制冷设备，且混合储能系统在实际中可按照实际需求选择放电方式，解决了现有的超导磁储能技术和深冷储能技术在单一应用时，超导磁储能技术由于其超导材料在临界温度以下才能保持超导特性，需要真空绝热容器和制冷设备进行绝热和降温，存在着运行成本高，且超导磁储能技术能量自身存储容量小的技术问题，深冷储能技术存在着响应速度慢的技术问题的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统的一个实施例的结构示意图；
其中，图中标记如下所示：
101、杜瓦瓶；102、超导磁体；103、节流阀；104、深冷空气储罐；105、液态空气储槽；106、冷却与换热系统；201、空气压缩机组；202、发电机； 203、变流器；204、供电电网。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统，解决了现有的超导磁储能技术和深冷储能技术在单一应用时，超导磁储能技术由于其超导材料在临界温度以下才能保持超导特性，需要真空绝热容器和制冷设备进行绝热和降温，存在着运行成本高，且超导磁储能技术能量自身存储容量小的技术问题，深冷储能技术存在着响应速度慢的技术问题的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统的一个实施例，包括：
杜瓦瓶101、超导磁体102、一个或至少两个节流阀103、与节流阀103 一一对应的深冷空气储罐104、液态空气储槽105和冷却与换热系统106；
杜瓦瓶101内设置有超导磁体102；
冷却与换热系统106与杜瓦瓶101连通，用于将冷却与换热系统106中的液态空气输送至杜瓦瓶101；
液态空气储槽分别与杜瓦瓶101和一个或至少两个节流阀103连通，液态空气储槽通过一个或至少两个节流阀103和与节流阀103一一对应的深冷空气储罐104连通，用于将杜瓦瓶101中的液态空气通过液态空气储槽输送至一个或至少两个深冷空气储罐104。
需要说明的是，杜瓦瓶101与液态空气储罐通过液态空气储槽相连，液态空气储罐与液态空气储槽间采用节流阀103相连，可以控制液态空气的流向，本实施例中的液态空气储罐可以灵活的接入和替换，易于混合储能系统得扩容和容量共享。
本发明提供的实施例中，通过将杜瓦瓶101通过液态空气储槽和节流阀 103与深冷空气储罐104的连通，将一部分液态空气保存在杜瓦瓶101内，取代了原本的制冷设备，且混合储能系统在实际中可按照实际需求选择放电方式，解决了现有的超导磁储能技术和深冷储能技术在单一应用时，超导磁储能技术由于其超导材料在临界温度以下才能保持超导特性，需要真空绝热容器和制冷设备进行绝热和降温，存在着运行成本高，且超导磁储能技术能量自身存储容量小的技术问题，深冷储能技术存在着响应速度慢的技术问题的技术问题。
以上是对一种基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统的一个实施例进行的描述，下面是一种基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统的另一个实施例进行的描述。
参照图1，本发明提供的一种基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统的另一个实施例，包括：
杜瓦瓶101、超导磁体102、一个或至少两个节流阀103、与节流阀103 一一对应的深冷空气储罐104、液态空气储槽、冷却与换热系统106、空气压缩机组201、发电机202、变流器203和供电电网204；
杜瓦瓶101内设置有超导磁体102；
冷却与换热系统106与杜瓦瓶101连通，用于将冷却与换热系统106中的液态空气输送至杜瓦瓶101；
液态空气储槽分别与杜瓦瓶101和一个或至少两个节流阀103连通，液态空气储槽通过一个或至少两个节流阀103和与节流阀103一一对应的深冷空气储罐104连通，用于将杜瓦瓶101中的液态空气通过液态空气储槽输送至一个或至少两个深冷空气储罐104。
空气压缩机组201与冷却与换热系统106连通，用于将空气压缩机组201 中的高温高压气态空气输送至冷却与换热系统106，使得冷却与换热系统106 对气态空气进行降温制冷和液化节流后得到液态空气。
发电机202与冷却与换热系统106动力连接，用于将冷却与换热系统106 对液态空气通过加压、定压气化和膨胀得到的内能进行发电机202的驱动发电。
变流器203与超导磁体102电连接。
供电电网204与变流器203电连接，用于将供电电网204的电能传输至变流器203。
供电电网204与发电机202电连接，用于接收发电机202发出的电能。
供电电网204与空气压缩机组201电连接，用于给空气压缩机组201提供电能。
基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统可以接入电网，混合储能系统中的SMES的快速响应可以有效改善电能质量，同时大容量的深冷储能单元可以起到功率备用、削峰填谷等作用，同时，基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统可以接入太阳能、风能或潮汐等各种新能源发电系统。针对传统电网，新能源发电系统出力存在各种时间尺度的功率波动的缺点，SMES 的快速响应可以有效的平抑新能源发电出力的高频波动，而深冷储能则针对缓慢的功率波动，启动冷却与换热系统106的空气压缩和液化功能可以吸纳过剩功率制取深冷液化空气，另外在出现长期的功率缺额时可以启动冷却与换热系统106的液态空气膨胀发电功能，将液态空气升温、气化并推动膨胀发电单元发电。
本实施例中的具体实施方式已在上述实施例中说明，这里不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，系统和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统，其特点在于，包括：
杜瓦瓶、超导磁体、一个或至少两个节流阀、与所述节流阀一一对应的深冷空气储罐、液态空气储槽和冷却与换热系统；
所述杜瓦瓶内设置有所述超导磁体；
所述冷却与换热系统与所述杜瓦瓶连通，用于将所述冷却与换热系统中的液态空气输送至杜瓦瓶；
所述液态空气储槽分别与所述杜瓦瓶和一个或至少两个所述节流阀连通，所述液态空气储槽通过一个或至少两个所述节流阀和与所述节流阀一一对应的深冷空气储罐连通，用于将所述杜瓦瓶中的所述液态空气通过所述液态空气储槽输送至一个或至少两个所述深冷空气储罐。
2.根据权利要求1所述的基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统，其特征在于，还包括：空气压缩机组；
所述空气压缩机组与所述冷却与换热系统连通，用于将所述空气压缩机组中的高温高压气态空气输送至所述冷却与换热系统，使得所述冷却与换热系统对所述气态空气进行降温制冷和液化节流后得到所述液态空气。
3.根据权利要求2所述的基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统，其特征在于，还包括：发电机；
所述发电机与所述冷却与换热系统动力连接，用于将所述冷却与换热系统对所述液态空气通过加压、定压气化和膨胀得到的内能进行所述发电机的驱动发电。
4.根据权利要求3所述的基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统，其特征在于，还包括：变流器；
所述变流器与所述超导磁体电连接。
5.根据权利要求1所述的基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统，其特征在于，当所述节流阀的数量为一时，所述深冷空气储罐通过所述节流阀与所述杜瓦瓶连通。
6.根据权利要求4所述的基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统，其特征在于，还包括：供电电网；
所述供电电网与所述变流器电连接，用于将所述供电电网的电能传输至所述变流器。
7.根据权利要求6所述的基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统，其特征在于，所述供电电网与所述发电机电连接，用于接收所述发电机发出的电能。
8.根据权利要求7所述的基于超导磁储能与深冷储能的混合储能系统，其特征在于，所述供电电网与所述空气压缩机组电连接，用于给所述空气压缩机组提供电能。
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