CN114243052A - 一种压缩空气储能和氢储能相结合的高效储能方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压缩空气储能和氢储能相结合的高效储能方法，属于转换储能领域，包括以下方法：空气储能系统建立：架设压缩空气储罐，并将其罐体的入口与压缩机的出口连通，同步将压缩空气储罐的出口与膨胀机的入口连通。该压缩空气储能和氢储能相结合的高效储能方法，为了提高氢储能燃料电池系统工作效率，在共建储能系统发电时，空气储能系统的膨胀机尾排空气不是被直接排大气，而是被引入低压空气储罐，在经过调压阀调节到合适压力后进入燃料电池系统，用于燃料电池系统空气供应，可以提高利用压缩空气储能系统不能利用的部分空气压力能提高氢储能系统的发电效率，从而提高整个共建储能系统的综合效率。
Description
技术领域
本发明涉及转换储能领域，特别是涉及一种压缩空气储能和氢储能相结合的高效储能方法。
背景技术
压缩空气储能和氢储能均为适应大规模储能的技术方案。压缩空气储能系统工作原理为利用电能驱动压缩机将空气压缩，在需要时使用压缩空气驱动膨胀机发电，氢储能系统工作原理为利用电能驱动电解槽将水电解为氢气，在需要使用的时候利用燃料电池系统将氢气转换为电能。
压缩空气储能系统在发电时，大部分工况下膨胀机排出的气体仍然高于大气压，导致部分压力能未被利用，而氢储能系统的发电部分中燃料电池系统在工作的时候，需要一定压力的空气输入，从大气中获得增压空气需要消耗电能，造成燃料电池系统效率下降。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种压缩空气储能和氢储能相结合的高效储能方法，解决了压缩空气储能系统在发电时，部分压力能未被利用，而氢储能系统的发电部分中燃料电池系统在工作的时候，需要一定压力的空气输入，从大气中获得增压空气需要消耗电能，造成燃料电池系统效率下降的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种压缩空气储能和氢储能相结合的高效储能方法，包括以下方法：
S1、空气储能系统建立：架设压缩空气储罐，并将其罐体的入口与压缩机的出口连通，同步将压缩空气储罐的出口与膨胀机的入口连通。
S2、氢气储能系统建立：架设压缩氢气储罐，同步的压缩氢气储罐的入气口与电解槽的出气口连通，压缩氢气储罐的出气口与燃料电池的入气口连通，将燃料电池的另一入气口接通压缩机。
S3、过渡设施架设：架设低压空气储罐，并将低压空气储罐与空气储能系统中的膨胀剂出风口通过三通阀相连通。
S4、空气储能与氢气储能共建：所述低压空气储罐的出风口与氢气储能系统的燃料电池入气口连通。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S4低压空气储罐的出风口位置设置有调压阀。
作为本发明的一种优选技术方案，所述压缩空气储罐、压缩氢气储罐、电解槽和燃料电池的接口处均设置有阀门。
作为本发明的一种优选技术方案，所述低压空气储罐内壁设置有压力传感器，所述三通阀位置设置有流速传感器。
作为本发明的一种优选技术方案，所述电解槽的入水口位置设置有净水过滤结构。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氢气储能系统压缩机由燃料电池直接供电。
与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：
该压缩空气储能和氢储能相结合的高效储能方法，为了提高氢储能燃料电池系统工作效率，利用压缩空气储能系统尾排空气压力能提高氢储能发电效率的方案，在共建储能系统发电时，空气储能系统的膨胀机尾排空气不是被直接排大气，而是被引入低压空气储罐，在经过调压阀调节到合适压力后进入燃料电池系统，用于燃料电池系统空气供应，可以提高利用压缩空气储能系统不能利用的部分空气压力能提高氢储能系统的发电效率，从而提高整个共建储能系统的综合效率。
附图说明
图1为本发明空气储能与氢气储能共建的系统架构示意图；
图2为本发明空气储能原理示意图；
图3为本发明氢气储能原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段；创作特征；达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料；试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例
如图1-3所示，本发明提供，一种压缩空气储能和氢储能相结合的高效储能方法，包括以下方法：
S1、空气储能系统建立：架设压缩空气储罐，并将其罐体的入口与压缩机的出口连通，同步将压缩空气储罐的出口与膨胀机的入口连通。
S2、氢气储能系统建立：架设压缩氢气储罐，同步的压缩氢气储罐的入气口与电解槽的出气口连通，压缩氢气储罐的出气口与燃料电池的入气口连通，将燃料电池的另一入气口接通压缩机。
S3、过渡设施架设：架设低压空气储罐，并将低压空气储罐与空气储能系统中的膨胀剂出风口通过三通阀相连通。
S4、空气储能与氢气储能共建：所述低压空气储罐的出风口与氢气储能系统的燃料电池入气口连通。
一般燃料电池系统的核心发电部分-燃料电池电堆的发电效率为50％-60％，而压缩机将消耗其中约20％的电量，造成系统净输出降低到40-50％。采用该方案在合适的工况下，将能消除压缩空气的能耗，将燃料电池系统的发电效率提高10％左右，使其空气储能系统的富余量得到合理的二次利用，进而与氢气储能系统配合下实现整体的合理布局与能源高效产生。
所述S4低压空气储罐的出风口位置设置有调压阀。通过设置调压阀，调压阀能够在使用时能够控制低压空气储罐的整体压力，使其保持压力处于合适的程度时方可进行连通到燃料电池，使其能够有效控制其压力差，保障整体运作的稳定。
所述压缩空气储罐、压缩氢气储罐、电解槽和燃料电池的接口处均设置有阀门。通过设置阀门，阀门能够保持压缩空气储罐、压缩氢气储罐、电解槽和燃料电池的接口在需要时处于接通状态，能够在使用完毕实现闭合，防止内部压力变化。
所述低压空气储罐内壁设置有压力传感器，所述三通阀位置设置有流速传感器。通过设置压力传感器，使其低压空气储罐内部的压力能够实时监测，使其能够通过压力的变化直接调节气体供应的状态，通过设置流速传感器，流速传感器能够辅助低压空气储罐的使用，当压缩空气储罐内部的压力逐步降低时，其流速相应变化，通过流速的实时监测，使其能够在压力下降时通过三通阀控制直接与外界空气排出。
所述电解槽的入水口位置设置有净水过滤结构。通过设置电解槽，电解槽通过电解水进行氢气制造并存储，同步的通过净水过滤的结构能够起到很好的安全保障效果。
所述氢气储能系统压缩机由燃料电池直接供电。通过采用燃料电池直接对氢气储能系统的压缩机进行直接的能源供应，使其无需外界电力介入。
工作原理：
将压缩空气储能系统的膨胀机尾排气体通过三通阀入低压储气罐，该三通阀可调节决定尾排气体进入储气罐或直接排大气，当空气储能系统的压缩空气储罐压力较高时，排气压力也较高，此时将排气输入低压储气罐，当空气储能系统的压缩空气储罐压力较低时，为了不影响膨胀机的发电效率，此时将排气直接通大气，低压储气罐的空气经调压后并入燃料电池发电系统的空气进气部分，对于氢储能系统，当低压空气储罐有足够的压力驱动燃料电池时，不启动压缩机；当低压空气储罐的压力不足以驱动燃料电池时，启动压缩机即可。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种压缩空气储能和氢储能相结合的高效储能方法，其特征在于，包括以下方法：
S1、空气储能系统建立：架设压缩空气储罐，并将其罐体的入口与压缩机的出口连通，同步将压缩空气储罐的出口与膨胀机的入口连通；
S2、氢气储能系统建立：架设压缩氢气储罐，同步的压缩氢气储罐的入气口与电解槽的出气口连通，压缩氢气储罐的出气口与燃料电池的入气口连通，将燃料电池的另一入气口接通压缩机；
S3、过渡设施架设：架设低压空气储罐，并将低压空气储罐与空气储能系统中的膨胀剂出风口通过三通阀相连通；
S4、空气储能与氢气储能共建：所述低压空气储罐的出风口与氢气储能系统的燃料电池入气口连通。
2.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能和氢储能相结合的高效储能方法，其特征在于：所述S4低压空气储罐的出风口位置设置有调压阀。
3.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能和氢储能相结合的高效储能方法，其特征在于：所述压缩空气储罐、压缩氢气储罐、电解槽和燃料电池的接口处均设置有阀门。
4.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能和氢储能相结合的高效储能方法，其特征在于：所述低压空气储罐内壁设置有压力传感器，所述三通阀位置设置有流速传感器。
5.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能和氢储能相结合的高效储能方法，其特征在于：所述电解槽的入水口位置设置有净水过滤结构。
6.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能和氢储能相结合的高效储能方法，其特征在于：所述氢气储能系统压缩机由燃料电池直接供电。
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