CN116398491A - 一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，本发明提出的活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，在释放能量的过程中，首先通过设置第一两位三通换向阀，使得第二内腔中的油液流经第二两位三通换向阀后输出于液压马达，液压马达驱动发电机工作从而发电以回馈电网；当释放一定时长后，第一内腔中的惰性气体的气压下降，此时将第一两位三通换向阀换向，使第二内腔处于泄压状态，则惰性气体的压力全部直接作用在活塞杆上，仅用于推动活塞杆向下移动，相当于提升了活塞杆承受惰性气体的压强，进而提升了惰性气体的输出压力，从而提升液压储能技术中释放能量的效率。

Description

一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统
技术领域
本发明涉及储能技术领域，特别涉及一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统。
背景技术
发展新能源技术是实现人类可持续发展的重大战略，各类储能装置已成为新能源战略必须解决的重要课题。目前，较成熟的新能源储能技术主要有两类：一类是水力储能技术；一类是蓄电池储能技术。
对于水力储能技术而言，其工程建设成本巨大，且储存能量密度相对较低，能量转换的效率也不高，电力使用时往往需要远距离传输；还可能对水库选址地区的环境造成不可逆的影响。故不适合现有发电场和海洋新能源发电场和分布式储能用户应用。
对于蓄电池储能技术而言，现有技术中化学蓄电池的储能寿命短，主机全周期成本高，还存在响应频率低和发热易爆等缺点。而且蓄电池使用的稀有金属储量有限，使用期后的拆解费用和环保处理费用不菲。
相对而言，现有的液压储能技术和生产工艺成熟，产能丰裕，便于大规模生产和组合。现有的液压储能技术的不足之处在于释放能量时的效率有待提升，目前的液压活塞式储能器只能释放额定容积乘额定压力的公称功率的三分之一。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，旨在解决现有的液压储能技术的不足之处在于释放能量时的效率有待提升的问题。
为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：
一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，包括储气缸筒、活塞、活塞杆、储油筒、第一两位三通换向阀、第二两位三通换向阀、发电机、液压马达、液压泵、电动机和油箱；活塞滑动配合设置于所述储气缸筒的内腔中；所述活塞杆的一端连接于所述活塞；所述活塞杆滑动穿设于所述储气缸筒，并与所述储气缸筒形成动密封；所述活塞杆的另一端滑动穿设于所述储油筒，并与所述储油筒形成动密封；所述活塞将所述储气缸筒的内部空间分隔为第一内腔和第二内腔；所述第二内腔相比所述第一内腔更靠近所述储油筒；所述活塞杆与所述储油筒组合形成储油室；
所述第一内腔填充有惰性气体；所述第一两位三通换向阀分别连通于所述第二内腔、所述油箱和所述储油室；所述第二两位三通换向阀分别连通于所述液压马达的进口端、所述储油室和所述液压泵的出口端；所述电动机驱动连接于所述液压泵；所述液压泵的进口端和所述液压马达的出口端均连通于所述油箱；所述液压马达驱动连接于所述发电机。
优选的，还包括溢流阀；所述第一两位三通换向阀、所述第二两位三通换向阀和所述储油室均连通于所述溢流阀。
优选的，所述电动机为电动发电两用电机；所述发电机为电动发电两用电机。
优选的，所述液压泵为变量液压泵马达两用油泵；所述液压马达为变量液压泵马达两用油泵。
优选的，所述系统设置于风力发电机组的塔筒内。
优选的，所述系统用于：当风力发电机组发电量富余时，风力发电机组驱动电动机以实现储能；当风力发电机组发电量不足时，输出电能以回馈电网。
优选的，所述储油筒设置有与所述储油室贯通的进出油口；所述第一两位三通换向阀和所述第二两位三通换向阀均连通于所述进出油口。
优选的，所述第二两位三通换向阀设置有截止阀。
优选的，所述储油筒的下端还设置有变截面增压器。
优选的，所述储油筒的下端还设置有分压力段增压控制阀。
与现有技术相比，本发明至少具备以下有益效果：
本发明提出的活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，在释放能量的过程中，首先通过设置第一两位三通换向阀，使得第二内腔中的油液流经第二两位三通换向阀后输出于液压马达，液压马达驱动发电机工作从而发电以回馈电网；当释放一定时长后，第一内腔中的惰性气体的气压下降，此时将第一两位三通换向阀换向，使第二内腔处于泄压状态，则惰性气体的压力全部直接作用在活塞杆上，仅用于推动活塞杆向下移动，即活塞杆挤压储油室内的油液而排出，流经第二两位三通换向阀后驱动液压马达以发电回馈电网，相当于提升了活塞杆承受惰性气体的压强，进而提升了惰性气体的输出压力，从而提升液压储能技术中释放能量的效率。
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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提出的活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统一实施例的结构示意图。
附图标记说明：
1、储气缸筒；2、活塞杆；3、储油筒；4、第一两位三通换向阀；5、溢流阀；6、第二两位三通换向阀；7、发电机；8、液压马达；9、液压泵；10、电动机；11、油箱。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统。
请参考附图1，在本发明提出的一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统的一实施例中，本活塞杆2排油活塞增压的活塞油缸储能系统包括储气缸筒1、活塞、活塞杆2、储油筒3、第一两位三通换向阀4、第二两位三通换向阀6、发电机7、液压马达8、液压泵9、电动机10和油箱11；活塞滑动配合设置于储气缸筒1的内腔中；活塞杆2的一端连接于活塞；活塞杆2滑动穿设于储气缸筒1，并与储气缸筒1形成动密封；活塞杆2的另一端滑动穿设于储油筒3，并与储油筒3形成动密封；活塞将储气缸筒1的内部空间分隔为第一内腔和第二内腔；第二内腔相比第一内腔更靠近储油筒3；活塞杆2与储油筒3组合形成储油室。活塞杆2为圆形杆。
第一内腔填充有惰性气体(例如氮气)；第一两位三通换向阀4分别连通于第二内腔、油箱11和储油室；第二两位三通换向阀6分别连通于液压马达8的进口端、储油室和液压泵9的出口端；电动机10驱动连接于液压泵9；液压泵9的进口端和液压马达8的出口端均连通于油箱11；液压马达8驱动连接于发电机7。
本系统的工作原理为：初始状态时，第一内腔中的惰性气体的压力较低；当需要进行储能时，电网的多余电能驱动电动机10转动，电动机10进而驱动液压泵9泵出油箱11内的油液经管道和第二两位三通换向阀6进入储油室，以推动活塞杆2向上移动，以压缩第一内腔中的惰性气体实现储能；同时，油液经第一两位三通换向阀4进入第二内腔，推动活塞与活塞杆2向上移动，以压缩第一内腔中的惰性气体实现储能；即能够通过2个通道来推动活塞向上移动以压缩惰性气体，从而提升储能效率。
当需要释放能量时，首先电动机10停止工作；在释放能量的初期，惰性气体的压力较高，此时第二两位三通换向阀6换向，第一两位三通换向阀4不操作，此状态下，第二内腔和储油室均与油箱11连通(具体为第二内腔与储油室的排油管道连通)；活塞与活塞杆2在其上表面受到压缩惰性气体的压力而向下移动，以排出第二内腔中的油驱，进而流经第二两位三通换向阀6后驱动液压马达8，液压马达8带动发电机7发电以回馈电网；同时，储油室内的油液也会被活塞杆2挤压而通过管道进而第二两位三通换向阀6，然后通过第二两位三通换向阀6后驱动液压马达8，液压马达8带动发电机7发电以回馈电网。
在释放能量的后期，即当第一内腔中的惰性气体的气压降低到设定值时；第一两位三通换向阀4换向，此时第二内腔与油箱11连通，即第二内腔此时与外界连通，处于泄压状态；则惰性气体的压力全部直接作用在活塞杆2上，仅用于推动活塞杆2向下移动(即仅用于挤压储油室内的油液而排出，以驱动液压马达8实现发电)，相当于提升了活塞杆2承受惰性气体的压强，进而提升了惰性气体的输出压力；排油完全结束后，第一两位三通换向阀4和第二两位三通换向阀6均再次换向，即恢复初始状态，从而为下一个储能-释能过程做好准备。
本发明提出的活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，在释放能量的过程中，首先通过设置第一两位三通换向阀4，使得第二内腔中的油液流经第二两位三通换向阀6后输出于液压马达8，液压马达8驱动发电机7工作从而发电以回馈电网；当释放一定时长后，第一内腔中的惰性气体的气压下降，此时将第一两位三通换向阀4换向，使第二内腔处于泄压状态，则惰性气体的压力全部直接作用在活塞杆2上，仅用于推动活塞杆2向下移动，即活塞杆2挤压储油室内的油液而排出，流经第二两位三通换向阀6后驱动液压马达8以发电回馈电网，相当于提升了活塞杆2承受惰性气体的压强，进而提升了惰性气体的输出压力，从而提升液压储能技术中释放能量的效率。
此外，本活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统还包括溢流阀5；第一两位三通换向阀4、第二两位三通换向阀6和储油室均连通于溢流阀5。
同时，上述电动机10为电动发电两用电机；发电机7也为电动发电两用电机。上述液压泵9为变量液压泵马达两用油泵；液压马达8为变量液压泵马达两用油泵。
具体的，本系统设置于风力发电机组的塔筒内。当本系统设置于风力发电机组的塔筒内时，本系统用于：当风力发电机组发电量富余时，风力发电机组驱动电动机10以实现储能；当风力发电机组发电量不足时，输出电能以回馈电网(具体工作原理请参考上文)。
此外，储油筒3设置有与储油室贯通的进出油口；第一两位三通换向阀4和第二两位三通换向阀6均连通于进出油口。具体的，油液管道连通于进出油口，第一两位三通换向阀4和第二两位三通换向阀6均连通于油液管道。
同时，第二两位三通换向阀6设置有截止阀。储油筒3的下端还设置有变截面增压器。储油筒3的下端还设置有分压力段增压控制阀。
通过上述技术方案，进一步完善了本活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统的结构和功能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，其特征在于，包括储气缸筒、活塞、活塞杆、储油筒、第一两位三通换向阀、第二两位三通换向阀、发电机、液压马达、液压泵、电动机和油箱；活塞滑动配合设置于所述储气缸筒的内腔中；所述活塞杆的一端连接于所述活塞；所述活塞杆滑动穿设于所述储气缸筒，并与所述储气缸筒形成动密封；所述活塞杆的另一端滑动穿设于所述储油筒，并与所述储油筒形成动密封；所述活塞将所述储气缸筒的内部空间分隔为第一内腔和第二内腔；所述第二内腔相比所述第一内腔更靠近所述储油筒；所述活塞杆与所述储油筒组合形成储油室；
所述第一内腔填充有惰性气体；所述第一两位三通换向阀分别连通于所述第二内腔、所述油箱和所述储油室；所述第二两位三通换向阀分别连通于所述液压马达的进口端、所述储油室和所述液压泵的出口端；所述电动机驱动连接于所述液压泵；所述液压泵的进口端和所述液压马达的出口端均连通于所述油箱；所述液压马达驱动连接于所述发电机。
2.根据权利要求1所述的一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，其特征在于，还包括溢流阀；所述第一两位三通换向阀、所述第二两位三通换向阀和所述储油室均连通于所述溢流阀。
3.根据权利要求1所述的一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，其特征在于，所述电动机为电动发电两用电机；所述发电机为电动发电两用电机。
4.根据权利要求1所述的一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，其特征在于，所述液压泵为变量液压泵马达两用油泵；所述液压马达为变量液压泵马达两用油泵。
5.根据权利要求1所述的一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，其特征在于，所述系统设置于风力发电机组的塔筒内。
6.根据权利要求5所述的一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，其特征在于，所述系统用于：当风力发电机组发电量富余时，风力发电机组驱动电动机以实现储能；当风力发电机组发电量不足时，输出电能以回馈电网。
7.根据权利要求1所述的一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，其特征在于，所述储油筒设置有与所述储油室贯通的进出油口；所述第一两位三通换向阀和所述第二两位三通换向阀均连通于所述进出油口。
8.根据权利要求1所述的一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，其特征在于，所述第二两位三通换向阀设置有截止阀。
9.根据权利要求1所述的一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，其特征在于，所述储油筒的下端还设置有变截面增压器。
10.根据权利要求1所述的一种活塞杆排油活塞增压的活塞油缸储能系统，其特征在于，所述储油筒的下端还设置有分压力段增压控制阀。
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