CN114458582A - 一种基于光电、风电的负压储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光电、风电的负压储能系统，包括负压罐，负压罐一侧连接有抽气闸阀，抽气闸阀一侧连接有抽气管道，抽气管道一端与真空泵连接，负压罐另一侧连接有吸气管道，吸气管道中部安装有驱动机构，驱动机构一侧设有吸气闸阀，驱动机构下部设有发电机组，发电机组一侧设有从动带轮，主动带轮与从动带轮通过传动带连接。本发明利用真空泵使负压罐产生负压，再利用负压罐体具有自动吸气以平衡罐体内外压强差的能力及过程，配合使用可控制开闭和气量的闸阀，吸气过程中吹动桨叶转动带动发电机组发电；使用空气实现了清洁能源的储存功能，并参与到调整电网负荷曲线，削峰填谷，提高风能发电和太阳能发电设备的综合效益。
Description
技术领域
本发明属于电能储能技术领域，特别涉及一种基于光电、风电的负压储能系统。
背景技术
当前，随着全球气候变暖加剧，传统火电因无法避免在运行过程中排放二氧化碳等温室气体，因此全球正在探索以风电、光电等清洁能源逐步代替传统火电的方式，但由于当前风能发电和太阳能发电具有出力不稳定、源荷功率难平衡、受天气情况影响大等缺点，需要利用储能手段平抑功率波动，实现发电和负荷的动态平衡。
由于白天用电需求量大，夜间用电需求量小，造成白天电力能源紧张，而夜间电力能源相对充沛，将夜间风能所发的电能储存后，再在白天释放至电网中以补偿电网的用电需求，能够有效地缓解电网负荷高峰时段的用电需求，当前已经发展成熟抽水蓄能、锂电池、压缩空气储能等多种形式的储能方式，但在实际应用中各种储能方式各有利弊，其功率密度、黑启动能力、响应负荷需求能力及建造成本等成为必须考虑的因素。锂电池的采购成本高，而抽水蓄能、压缩空气储能等不具备黑启动能力。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于光电、风电的负压储能系统，以解决现有的储能方式储能能力低、建造成本高及不具备黑启动能力的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于光电、风电的负压储能系统，包括负压罐，所述负压罐一侧连接有抽气闸阀，抽气闸阀一侧连接有抽气管道，所述抽气管道一端与真空泵连接，所述真空泵的电源来自于太阳能产生的光电或风能产生的风电，所述负压罐另一侧连接有吸气管道，吸气管道中部安装有驱动机构，负压罐与驱动机构之间的吸气管道上设有吸气闸阀，所述驱动机构包括壳体、转动地设置于壳体内部的转轴、设置于转轴上的若干桨叶，所述壳体一端设有连接套管，连接套管的一端通过连接法兰与吸气管道连接，所述连接套管内部固定安装有轴承，轴承的内圈安装有齿圈，所述转轴一端设有主动齿轮，主动齿轮下部一侧啮合有从动齿轮，所述从动齿轮下部与齿圈啮合，齿圈、主动齿轮、从动齿轮构成行星轮系，所述连接套管内部设有支撑板，主动齿轮转动地安装在支撑板的上端，所述从动齿轮一侧设有驱动轴，驱动轴转动地安装在支撑板上，驱动轴的末端延伸至连接法兰外部连接有主动带轮，且驱动轴通过轴承(图中未示出)与连接法兰活动连接，所述轴承一侧设有轴承密封圈，以保证轴承的气密性；所述驱动机构下部设有发电机组，所述发电机组和真空泵均采用市售成熟产品，发电机组一侧设有从动带轮，主动带轮与从动带轮通过传动带连接，发电机组通过导线并入供电主网。
作为本技术方案的进一步优选，所述主动带轮、从动带轮均为同步带轮，所述传动带为同步齿形带，避免了传动带打滑，保证了发电机组的能源转化率。
作为本技术方案的进一步优选，所述抽气闸阀包括连接管，所述连接管一端与负压罐贯通，连接管另一端与抽气管道连接，且连接管的直径小于抽气管道的直径，所述连接管内部通过若干连杆连接有固定座，所述固定座一侧连接有拉簧，拉簧的另一端连接有橡胶塞，自然状态下橡胶塞在拉簧的拉力作用下将连接管的末端封闭，当真空泵对负压罐抽气时，橡胶塞在负压罐内气压的作用下与连接管分离，从而将负压罐内的空气抽出，抽真空结束后，橡胶塞在拉簧的作用下自动将连接管封闭。
作为本技术方案的进一步优选，所述固定座为锥台形结构，所述连杆一侧设有倒角，锥台形的固定座和设置倒角的连杆降低了连接管内的风阻。
作为本技术方案的进一步优选，所述橡胶塞为锥台形结构，且橡胶塞的大径小于抽气管道的内径，以保证负压罐抽气时空气流通，所述连接管一端设有与橡胶塞相配合的扩口罩，便于橡胶塞快速准确地封闭连接管的末端。
作为本技术方案的进一步优选，所述吸气管道末端设有空气过滤器，空气过滤器采用市售成熟产品，空气过滤器对吸入负压罐内的空气进行过滤，避免杂质损坏桨叶。
作为本技术方案的进一步优选，所述连接法兰一侧设有若干卡槽，所述卡槽内设有密封圈，保证了吸气管道与驱动机构连接的密封性。
作为本技术方案的进一步优选，所述驱动机构一侧设有布气管，布气管一侧通过若干吸气支管与壳体连接，若干吸气支管末端呈发散状布置，且吸气支管的出风口正对桨叶的叶片，保证了桨叶的旋转效果，从而保证了发电机组的发电效果。
作为本技术方案的进一步优选，所述驱动机构下部设有张紧机构，所述张紧机构包括支撑框，所述支撑框上部通过连接板与连接法兰连接，所述支撑框内部设有导轨，导轨上滑动地连接有滑座，所述滑座一侧转动地连接有张紧轮，张紧轮位于传动带的外部，所述滑座一侧设有导杆，导杆的末端贯穿支撑框，所述导杆外部套设有弹簧，弹簧一端与滑座固定连接，弹簧的另一端与支撑框内壁连接；张紧机构对传动带实时张紧，保证了驱动机构的驱动效果。
作为本技术方案的进一步优选，所述导杆一端设有限位板，限位板用于限制张紧轮的移动距离，避免传动带的两侧相接触，所述限位板为金属板，所述支撑框上下两侧各设有一个触片，所述连接板上设有蜂鸣器，蜂鸣器通过导线与触片连接，且蜂鸣器通过导线与电源(图中未示出)连接，当传动带磨损严重或断裂时，张紧轮在弹簧的作用下向左移动，带动限位板向左移动与触片连接，蜂鸣器、电源、触片及限位板构成回路，蜂鸣器发出报警声，便于维护人员及时维护。
本发明的有益效果是：
1)本发明利用真空泵使负压罐产生负压，再利用负压罐体具有自动吸气以平衡罐体内外压强差的能力及过程，配合使用可控制开闭和气量的吸气闸阀，吸气过程中吹动桨叶转动带动发电机组发电；使用空气实现了清洁能源的储存功能，并参与到调整电网负荷曲线，削峰填谷，提高风能发电和太阳能发电设备的综合效益。
2)主动带轮、从动带轮均为同步带轮，传动带为同步齿形带，避免了传动带打滑，保证了发电机组的能源转化率。
3)抽气闸阀包括连接管，连接管一端与负压罐贯通，连接管另一端与抽气管道连接，且连接管的直径小于抽气管道的直径，连接管内部通过若干连杆连接有固定座，固定座一侧连接有拉簧，拉簧的另一端连接有橡胶塞，自然状态下橡胶塞在拉簧的拉力作用下将连接管的末端封闭，当真空泵对负压罐抽气时，橡胶塞在负压罐内气压的作用下与连接管分离，从而将负压罐内的空气抽出，抽真空结束后，橡胶塞在拉簧的作用下自动将连接管封闭。
4)固定座为锥台形结构，连杆一侧设有倒角，锥台形的固定座和设置倒角的连杆降低了连接管内的风阻。
5)橡胶塞为锥台形结构，连接管一端设有与橡胶塞相配合的扩口罩，便于橡胶塞快速准确地封闭连接管的末端。
6)吸气管道末端设有空气过滤器，对吸入负压罐内的空气进行过滤，避免杂质损坏桨叶。
7)连接法兰一侧设有若干卡槽，卡槽内设有密封圈，保证了吸气管道与驱动机构连接的密封性。
8)驱动机构一侧设有布气管，布气管一侧通过若干吸气支管与壳体连接，若干吸气支管末端呈发散状布置，且吸气支管的出风口正对桨叶的叶片，保证了桨叶的旋转效果，从而保证了发电机组的发电效果。
9)驱动机构下部设有张紧机构，张紧机构包括支撑框，支撑框上部通过连接板与连接法兰连接，支撑框内部设有导轨，导轨上滑动地连接有滑座，滑座一侧转动地连接有张紧轮，张紧轮位于传动带的外部，滑座一侧设有导杆，导杆的末端贯穿支撑框，导杆外部套设有弹簧，弹簧一端与滑座固定连接，弹簧的另一端与支撑框内壁连接；张紧机构对传动带实时张紧，保证了驱动机构的驱动效果。
10)导杆一端设有限位板，限位板用于限制张紧轮的移动距离，避免传动带的两侧相接触，限位板为金属板，支撑框上下两侧各设有一个触片，连接板上设有蜂鸣器，蜂鸣器通过导线与触片连接，且蜂鸣器通过导线与电源连接，当传动带磨损严重或断裂时，张紧轮在弹簧的作用下向左移动，带动限位板向左移动与触片连接，蜂鸣器、电源、触片及限位板构成回路，蜂鸣器发出报警声，便于维护人员及时维护。
附图说明
附图1是本发明一种基于光电、风电的负压储能系统结构示意图。
附图2是本发明一种基于光电、风电的负压储能系统中抽气闸阀内部结构示意图。
附图3是本发明一种基于光电、风电的负压储能系统中驱动机构内部结构示意图。
附图4是本发明一种基于光电、风电的负压储能系统图3中A处局部放大示意图。
附图5是本发明一种基于光电、风电的负压储能系统中布气管与吸气管道连接示意图。
附图6是本发明一种基于光电、风电的负压储能系统中张紧机构结构示意图。
附图7是本发明一种基于光电、风电的负压储能系统中蜂鸣器与触片连接电路图。
图中：1、负压罐；2、真空泵；3、抽气管道；4、抽气闸阀；401、连接管；402、固定座；403、连杆；404、拉簧；405、橡胶塞；406、扩口罩；5、吸气管道；501、空气过滤器；6、驱动机构；601、壳体；602、转轴；603、桨叶；604、轴承；605、齿圈；606、主动齿轮；607、从动齿轮；608、支撑板；609、驱动轴；610、主动带轮；611、连接套管；612、连接法兰；613、密封圈；614、传动带；7、吸气闸阀；8、布气管；801、吸气支管；9、张紧机构；901、连接板；902、支撑框；903、导轨；904、滑座；905、张紧轮；906、导杆；907、弹簧；908、触片；909、限位板；910、蜂鸣器；10、发电机组；1001、从动带轮。
具体实施方式
下面结合附图1-7，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1、3所示，一种基于光电、风电的负压储能系统，包括负压罐1，所述负压罐1一侧连接有抽气闸阀4，抽气闸阀4一侧连接有抽气管道3，所述抽气管道3一端与真空泵2连接，所述真空泵2的电源来自于太阳能产生的光电或风能产生的风电，所述负压罐1另一侧连接有吸气管道5，吸气管道5中部安装有驱动机构6，负压罐1与驱动机构6之间的吸气管道5上设有吸气闸阀7，所述驱动机构6包括壳体601、转动地设置于壳体601内部的转轴602、设置于转轴602上的若干桨叶603，所述壳体601一端设有连接套管611，连接套管611的一端通过连接法兰612与吸气管道5连接，所述连接套管611内部固定安装有轴承604，轴承604的内圈安装有齿圈605，所述转轴602一端设有主动齿轮606，主动齿轮606下部一侧啮合有从动齿轮607，所述从动齿轮607下部与齿圈605啮合，齿圈605、主动齿轮606、从动齿轮607构成行星轮系，所述连接套管611内部设有支撑板608，主动齿轮606转动地安装在支撑板608的上端，所述从动齿轮607一侧设有驱动轴609，驱动轴609转动地安装在支撑板608上，驱动轴609的末端延伸至连接法兰612外部连接有主动带轮610，且驱动轴609通过轴承(图中未示出)与连接法兰612活动连接，所述轴承一侧设有轴承密封圈，以保证轴承的气密性；所述驱动机构6下部设有发电机组10，所述发电机组10和真空泵2均采用市售成熟产品，发电机组10一侧设有从动带轮1001，主动带轮610与从动带轮1001通过传动带614连接，发电机组10通过导线并入供电主网。
在本实施例中，所述主动带轮610、从动带轮1001均为同步带轮，所述传动带614为同步齿形带，避免了传动带614打滑，保证了发电机组10的能源转化率。
如图2所示，在本实施例中，所述抽气闸阀4包括连接管401，所述连接管401一端与负压罐1贯通，连接管401另一端与抽气管道3连接，且连接管401的直径小于抽气管道3的直径，所述连接管401内部通过若干连杆403连接有固定座402，所述固定座402一侧连接有拉簧404，拉簧404的另一端连接有橡胶塞405，自然状态下橡胶塞405在拉簧404的拉力作用下将连接管401的末端封闭，当真空泵2对负压罐1抽气时，橡胶塞405在负压罐1内气压的作用下与连接管401分离，从而将负压罐1内的空气抽出，抽真空结束后，橡胶塞405在拉簧404的作用下自动将连接管401封闭。
如图2所示，在本实施例中，所述固定座402为锥台形结构，所述连杆403一侧设有倒角，锥台形的固定座402和设置倒角的连杆403降低了连接管401内的风阻。
如图2所示，在本实施例中，所述橡胶塞405为锥台形结构，且橡胶塞405的大径小于抽气管道3的内径，以保证负压罐1抽气时空气流通，所述连接管401一端设有与橡胶塞405相配合的扩口罩406，便于橡胶塞405快速准确地封闭连接管401的末端。
如图5所示，在本实施例中，所述吸气管道5末端设有空气过滤器501，空气过滤器501采用市售成熟产品，空气过滤器501对吸入负压罐1内的空气进行过滤，避免杂质损坏桨叶603。
如图4所示，在本实施例中，所述连接法兰612一侧设有若干卡槽，所述卡槽内设有密封圈613，保证了吸气管道5与驱动机构6连接的密封性。
如图5所示，在本实施例中，所述驱动机构6一侧设有布气管8，布气管8一侧通过若干吸气支管801与壳体601连接，若干吸气支管801末端呈发散状布置，且吸气支管801的出风口正对桨叶603的叶片，保证了桨叶603的旋转效果，从而保证了发电机组10的发电效果。
如图3、图6所示，在本实施例中，所述驱动机构6下部设有张紧机构9，所述张紧机构9包括支撑框902，所述支撑框902上部通过连接板901与连接法兰612连接，所述支撑框902内部设有导轨903，导轨903上滑动地连接有滑座904，所述滑座904一侧转动地连接有张紧轮905，张紧轮905位于传动带614的外部，所述滑座904一侧设有导杆906，导杆906的末端贯穿支撑框902，所述导杆906外部套设有弹簧907，弹簧907一端与滑座904固定连接，弹簧907的另一端与支撑框902内壁连接；张紧机构9对传动带614实时张紧，保证了驱动机构6的驱动效果。
如图6所示，在本实施例中，所述导杆906一端设有限位板909，限位板909用于限制张紧轮905的移动距离，避免传动带614的两侧相接触，所述限位板909为金属板，所述支撑框902上下两侧各设有一个触片908，所述连接板901上设有蜂鸣器910，蜂鸣器910通过导线与触片908连接，且蜂鸣器910通过导线与电源(图中未示出)连接，当传动带614磨损严重或断裂时，张紧轮905在弹簧907的作用下向左移动，带动限位板909向左移动与触片908连接，蜂鸣器910、电源、触片908及限位板909构成回路，蜂鸣器910发出报警声，便于维护人员及时维护。
使用时先将吸气闸阀7关闭，然后利用风能或太阳能产生的电能带动真空泵2工作，将负压罐1内的空气抽出，使负压罐1内部形成负压，在白天用电高峰时，打开吸气闸阀7，空气经空气过滤器501过滤后进入吸气管道5，在布气管8的均布下吹向桨叶603，桨叶603转动时带动转轴602末端的主动齿轮606转动，主动齿轮606带动从动齿轮607转动，从而带动驱动轴609末端的主动带轮610转动，主动带轮610通过传动带614带动发电机组10一侧的从动带轮1001转动从而发电，并将所发的电并入电网主网，补偿用电高峰期的电能缺口，全过程不产生任何温室气体，且转化效率较高，具备黑启动能力，可以有效减少弃风、弃光，提升综合效益。
以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于光电、风电的负压储能系统，包括负压罐，其特征在于，所述负压罐一侧连接有抽气闸阀，抽气闸阀一侧连接有抽气管道，所述抽气管道一端与真空泵连接，所述真空泵的电源来自于太阳能太阳能产生的光电或风能产生的风电，所述负压罐另一侧连接有吸气管道，吸气管道中部安装有驱动机构，负压罐与驱动机构之间的吸气管道上设有吸气闸阀，所述驱动机构包括壳体、转动地设置于壳体内部的转轴、设置于转轴上的若干桨叶，所述壳体一端设有连接套管，连接套管的一端通过连接法兰与吸气管道连接，所述连接套管内部固定安装有轴承，轴承的内圈安装有齿圈，所述转轴一端设有主动齿轮，主动齿轮下部一侧啮合有从动齿轮，所述从动齿轮下部与齿圈啮合，齿圈、主动齿轮、从动齿轮构成行星轮系，所述连接套管内部设有支撑板，主动齿轮转动地安装在支撑板的上端，所述从动齿轮一侧设有驱动轴，驱动轴转动地安装在支撑板上，驱动轴的末端延伸至连接法兰外部连接有主动带轮，且驱动轴通过轴承与连接法兰活动连接，所述轴承一侧设有轴承密封圈，所述驱动机构下部设有发电机组，发电机组一侧设有从动带轮，主动带轮与从动带轮通过传动带连接，发电机组通过导线并入供电主网。
2.根据权利要求1所述的一种基于光电、风电的负压储能系统，其特征在于，所述主动带轮、从动带轮均为同步带轮，所述传动带为同步齿形带。
3.根据权利要求1所述的一种基于光电、风电的负压储能系统，其特征在于，所述抽气闸阀包括连接管，所述连接管一端与负压罐贯通，连接管另一端与抽气管道连接，且连接管的直径小于抽气管道的直径，所述连接管内部通过若干连杆连接有固定座，所述固定座一侧连接有拉簧，拉簧的另一端连接有橡胶塞，自然状态下橡胶塞在拉簧的拉力作用下将连接管的末端封闭。
4.根据权利要求3所述的一种基于光电、风电的负压储能系统，其特征在于，所述固定座为锥台形结构，所述连杆一侧设有倒角。
5.根据权利要求3所述的一种基于光电、风电的负压储能系统，其特征在于，所述橡胶塞为锥台形结构，且橡胶塞的大径小于抽气管道的内径，所述连接管一端设有与橡胶塞相配合的扩口罩。
6.根据权利要求1所述的一种基于光电、风电的负压储能系统，其特征在于，所述吸气管道末端设有空气过滤器。
7.根据权利要求1所述的一种基于光电、风电的负压储能系统，其特征在于，所述连接法兰一侧设有若干卡槽，所述卡槽内设有密封圈。
8.根据权利要求1-7任一权利要求所述的一种基于光电、风电的负压储能系统，其特征在于，所述驱动机构一侧设有布气管，布气管一侧通过若干吸气支管与壳体连接，若干吸气支管末端呈发散状布置，且吸气支管的出风口正对桨叶的叶片。
9.根据权利要求8所述的一种基于光电、风电的负压储能系统，其特征在于，所述驱动机构下部设有张紧机构，所述张紧机构包括支撑框，所述支撑框上部通过连接板与连接法兰连接，所述支撑框内部设有导轨，导轨上滑动地连接有滑座，所述滑座一侧转动地连接有张紧轮，张紧轮位于传动带的外部，所述滑座一侧设有导杆，导杆的末端贯穿支撑框，所述导杆外部套设有弹簧，弹簧一端与滑座固定连接，弹簧的另一端与支撑框内壁连接。
10.根据权利要求9所述的一种基于光电、风电的负压储能系统，其特征在于，所述导杆一端设有限位板，限位板用于限制张紧轮的移动距离，避免传动带的两侧相接触，所述限位板为金属板，所述支撑框上下两侧各设有一个触片，所述连接板上设有蜂鸣器，蜂鸣器通过导线与触片连接，且蜂鸣器通过导线与电源连接。
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