CN116517755A - 压缩空气和水重力冲击发电储能装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及储能发电技术领域，具体涉及压缩空气和水重力冲击发电储能装置，包括底部循环水池和多组小型水力发电机，多组小型水力发电机均安装在底部循环水池上，还包括顶部充能板、蓄能机构和泄压充能机构，顶部充能板通过升降机构安装在底部循环水池上，顶部充能板上固定安装有顶部蓄水箱，顶部蓄水箱内纵向滑动安装有顶部蓄水池，顶部蓄水箱和底部循环水池之间安装有低功耗供液机构，用于将底部循环水池内的水分供入顶部蓄水池内，蓄能机构包括水压蓄能组件、气压蓄能组件和至少两个空压罐，本发明，既可以实现水循环发电，又可利用压缩空气实现储能，是集水循环发电和储能于一体的装置。

Description

压缩空气和水重力冲击发电储能装置

技术领域

本发明涉及储能发电技术领域，具体涉及压缩空气和水重力冲击发电储能装置。

背景技术

随着国家发展新型清洁能源的规模越来越大，风电、光伏、抽水蓄能发电对我国实现能源结构优化、可持续发展有着不可替代的作用，但风能和太阳能是一种随机性、间歇性的能源，发电稳定性和连续性较差，抽水蓄能具有可靠性、经济性、寿命周期长等诸多优点，可以很好地缓解风电和光伏发电给电力系统带来的不利影响。

但目前水力发电受到诸如地点、环境和枯水期、发电效率、成本和收益等条件限制，不能很好的进行推广和应用，另外，目前弃风弃光问题和新能源发电随机性、波动性问题以及新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化的问题，这些问题急需通过储能技术来改变。

基于上述背景，我们提出了一种压缩空气和水重力冲击发电储能为一体的装置。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了压缩空气和水重力冲击发电储能装置，用以解决背景技术中提出的，目前水力发电受到诸如地点、环境和枯水期、发电效率、成本和收益等条件限制，不能很好的进行推广和应用，另外，目前弃风弃光问题和新能源发电随机性、波动性问题以及新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：压缩空气和水重力冲击发电储能装置，包括底部循环水池和多组小型水力发电机，多组所述小型水力发电机均安装在所述底部循环水池上，还包括顶部充能板、蓄能机构和泄压充能机构；

所述顶部充能板通过升降机构安装在所述底部循环水池上，所述顶部充能板上固定安装有顶部蓄水箱，所述顶部蓄水箱内纵向滑动安装有顶部蓄水池，所述顶部蓄水箱和所述底部循环水池之间安装有低功耗供液机构，用于将底部循环水池内的水分供入顶部蓄水池内；

所述蓄能机构包括水压蓄能组件、气压蓄能组件和至少两个空压罐，至少两个所述空压罐均固定安装在所述顶部充能板上，所述水压蓄能组件安装在所述顶部蓄水箱和所述顶部充能板之间，并且所述水压蓄能组件与至少两个所述空压罐之间相连通，通过顶部蓄水池的载重，用于对至少两个空压罐进行加压，所述气压蓄能组件安装在所述顶部充能板上，用于对水压蓄能组件和至少两个空压罐进行加压，至少两个所述空压罐均通过排气管连通有充能主气管，至少两个所述排气管上均安装有排气阀门；

所述泄压充能机构包括多组泄压充能组件，多组所述泄压充能组件均与所述充能主气管和所述顶部蓄水池之间相连通，多组所述泄压充能组件分别与多组所述小型水力发电机之间相对应，通过水压和气压的双重作用，用于带动多组小型水力发电机进行发电。

在前述方案的基础上，所述低功耗供液机构包括低功耗抽水泵、补水管一和补水管二；

所述低功耗抽水泵安装在所述底部循环水池上，所述补水管一的一端与所述低功耗抽水泵的输入端相连通，另一端延伸至所述底部循环水池的内部并固定安装有滤渣罩，所述补水管二的一端与所述低功耗抽水泵的输出端相连通，另一端延伸至所述顶部蓄水箱的内部并与所述顶部蓄水池相对应。

作为本发明优选的技术方案，所述水压蓄能组件包括多个气压蓄能器、蓄压管网和至少两个水压充能管；

多个所述气压蓄能器均阵列安装在所述顶部蓄水箱上，并且多个所述气压蓄能器均与所述蓄压管网之间相连通，其中一个所述气压蓄能器包括蓄能筒、蓄能杆和蓄能推头，所述蓄能筒的一端安装在所述顶部蓄水箱上，另一端与所述蓄压管网之间相连通，所述蓄能推头密封且纵向滑动设置在所述蓄能筒的内部，所述蓄能杆的一端固定安装在所述蓄能推头上，另一端穿过所述蓄能筒延伸至所述顶部蓄水箱内并与所述顶部蓄水池之间相接触，所述蓄压管网通过多个稳定块固定安装在所述顶部充能板上，至少两个所述水压充能管的一端均连通在所述蓄压管网上，至少两个所述水压充能管的另一端分别与至少两个所述空压罐之间相连通，并且至少两个所述水压充能管上均安装有单向阀一和水压充能阀门。

在前述方案的基础上，所述气压充能组件包括至少两个气体增压泵；

至少两个所述气体增压泵均通过气泵架安装在所述顶部充能板上，至少两个所述气体增压泵的输出端均通过三通管连通有罐体增压管和筒体增压管，至少两个所述罐体增压管的另一端分别与至少两个所述空压罐之间相连通，至少两个所述筒体增压管的另一端均连通在所述蓄压管网上，至少两个所述罐体增压管和至少两个所述筒体增压管上均安装有单向阀二和供气阀门。

作为本发明优选的技术方案，其中一组所述泄压充能组件包括压力主管、高压喷头、多个高压水管和多个高压气管；

多个所述高压水管和多个所述高压气管均与所述压力主管的一端相连通并部分位于所述压力主管的内部，所述高压喷头连通在所述压力主管的另一端上，多个所述高压水管和多个所述压力主管上均安装有单向阀三和泄压阀门，所述顶部蓄水箱上开设有多个调节通孔，其中所述高压水管与所述顶部蓄水池之间连通与供水管，所述供水管的部分位于所述调节通孔的内部，所述高压气管与所述充能主气管之间连通有供气管。

在前述方案的基础上，多组所述小型水力发电机均包括发电机组和水轮驱动头，所述底部循环水池上连通有回水罩体，多个所述水轮驱动头均设置在所述回水罩体的内部，多个所述压力主管均安装在所述回水罩体上，多个所述高压喷头均位于所述回水罩体的内部，并且多个所述高压喷头分别与多个所述水轮驱动头之间相对应，所述回水罩体上开设有多个排气孔。

在前述方案的基础上进一步的，所述升降机构包括多个辅助支撑柱和升降驱动组件；

所述升降驱动组件包括升降筒、升降杆、升降齿板、驱动电机、变速箱、升降主齿轮和升降从齿轮，所述升降筒固定安装在所述底部循环水池上，所述升降杆的一端固定安装在所述顶部充能板上，所述升降杆的部分滑动安装在所述升降筒的内部，所述升降杆上开设有升降凹槽，所述升降齿板固定安装在所述升降凹槽的内部，所述驱动电机和所述变速箱均通过电机座安装在所述底部循环水池上，所述驱动电机的输出端与所述变速箱的输入端之间固定安装，所述变速箱的输出端与所述升降主齿轮之间固定安装，所述升降从齿轮上转动安装有U型杆，所述U型杆固定安装在所述升降筒的一侧，所述升降从齿轮的部分穿过所述升降筒至所述升降凹槽的内部并与所述升降齿板之间相啮合，并且所述升降从齿轮与所述升降主齿轮之间相啮合，所述升降筒上安装有用于防护升降主齿轮和升降从齿轮的齿轮箱；

其中一个所述辅助支撑柱包括支撑杆、支撑筒和限位螺栓，所述支撑杆的一端固定安装在所述底部循环水池上，所述支撑筒的一端固定安装在所述顶部充能板上，所述支撑杆的部分滑动安装在所述支撑筒的内部，所述限位螺栓安装在所述支撑筒和所述支撑杆上，用于对支撑杆和支撑筒的位置进行限制，并且所述支撑杆上开设有多个与所述限位螺栓相适配的限位通孔。

为了便于对顶部蓄水池和底部循环水池内的液位进行检测，所述顶部蓄水池的一侧安装有液位检测传感器，所述液位检测传感器的部分位于其中一个所述调节通孔的内部，所述底部循环水池上安装有连杆浮球液位计。

为了便于对空压罐内的压力进行检测，至少两个所述空压罐上均安装有电接点压力表。

为了便于对底部循环水池内注入水分，且为了保证底部循环水池和顶部蓄水池之间水分的循环，所述底部循环水池上设有至少两个加水盖，所述底部循环水池和所述顶部蓄水箱上均连通有回气弯管。

为了保证底部循环水池上装置的稳定性，所述底部循环水池内部固定安装有多个支撑柱。

(三)有益效果

与已知公有技术相比，本发明提供了压缩空气和水重力冲击发电储能装置，具备以下有益效果：

1、本发明，可利用新能源发电技术产生的廉价电能或者电网负荷低谷的电能，通过低功耗供液机构，将底部循环水池内的水分供入顶部蓄水箱内的顶部蓄水池后，然后通过顶部蓄水池的重力，可将水压蓄能组件内的气体压入空压罐的内部，实现对气体和水分的储能作业，并且在对气体进行储能后，根据空压罐内的压力大小，可通过气压蓄能组件再进一步的压缩空气进行储能，在储能完成之后，通过压缩空气的储能和高位水自身重力的双重作用，通过泄压充能机构的配合，可驱动多组小型水力发电机进行发电；

2、本发明，通过重力势能和空气能压缩，在降低能耗的同时可增加泄压充能组件内的压力，提升小型水力发电机的发电效率，增加了发电量，不仅具有显著的经济效益，且可有效解决目前抽水储能耗电高、成本高、不易大规模应用的问题；

3、本发明，还可打破地域和水力发电的条件限制，使水力发电无需靠近水源和无需考虑枯水期的问题，节省大量土地，并且在任何地点、任何时间都可以采用水循环的方式进行发电，同时不需任何工厂加工设备，无需任何燃料，就可以输出绿色稳定能源，实现了“零碳”排放，解决环境污染和能源短缺问题；

4、本发明，通过多组小型水力发电机发电，还可解决目前新能源发电随机性、波动性的问题，通过新能源发出的多余的电(弃风弃电的电能)或者在电网负荷低谷期的电能或者本设计的多组小型水力发电机产生的富余的电能用于压缩空气储能，可以解决目前“弃风弃光”的能源浪费问题，可以利用“峰谷”差实现经济收益，能够有效解决目前新能源发电引起的电网电压、频率和相位的变化，解决新能源发电可以大规模并网的不利问题；因此，该压缩空气和水重力冲击发电储能装置，既可以实现水循环发电，又可利用压缩空气实现储能，是集水循环发电和储能于一体的装置。

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获得其他的附图。

图1为本发明局部剖视的立体结构示意图；

图2为本发明整体的立体结构示意图；

图3为本发明局部剖视的另一角度的立体结构示意图；

图4为本发明整体的另一角度的立体结构示意图；

图5为本发明图1中A处的局部放大结构示意图；

图6为本发明图1中B处的局部放大结构示意图；

图7为本发明图1中C处的局部放大结构示意图；

图8为本发明图3中D处的局部放大结构示意图。

图中的标号分别代表：001、低功耗供液机构；002、蓄能机构；003、泄压充能机构；004、升降机构；

1、底部循环水池；2、小型水力发电机；3、顶部充能板；4、顶部蓄水箱；5、顶部蓄水池；6、空压罐；7、排气管；8、充能主气管；9、排气阀门；10、低功耗抽水泵；11、补水管一；12、补水管二；13、滤渣罩；14、气压蓄能器；15、蓄压管网；16、水压充能管；17、蓄能筒；18、蓄能杆；19、蓄能推头；20、单向阀一；21、水压充能阀门；22、气体增压泵；23、三通管；24、罐体增压管；25、筒体增压管；26、单向阀二；27、供气阀门；28、压力主管；29、高压喷头；30、高压水管；31、高压气管；32、单向阀三；33、泄压阀门；34、供水管；35、供气管；36、回水罩体；37、升降筒；38、升降杆；39、升降齿板；40、驱动电机；41、变速箱；42、升降主齿轮；43、升降从齿轮；44、U型杆；45、齿轮箱；46、支撑杆；47、支撑筒；48、限位螺栓；49、液位检测传感器；50、连杆浮球液位计；51、电接点压力表；52、加水盖；53、回气弯管。

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。

实施例1

请参阅图1至图8，压缩空气和水重力冲击发电储能装置，包括底部循环水池1和多组小型水力发电机2，多组小型水力发电机2均安装在底部循环水池1上，还包括顶部充能板3、蓄能机构002和泄压充能机构003，其中，小型水力发电机2，可以用磁悬浮风力发电机改装，主要基于磁悬浮电机无机械接触，可产生高加减速、小机械磨损，可用较小的力产生较大的发电效果，提升发电效益；

上述的，顶部充能板3通过升降机构004安装在底部循环水池1上，顶部充能板3上固定安装有顶部蓄水箱4，顶部蓄水箱4内纵向滑动安装有顶部蓄水池5，顶部蓄水箱4和底部循环水池1之间安装有低功耗供液机构001，低功耗供液机构001包括低功耗抽水泵10、补水管一11和补水管二12，低功耗抽水泵10安装在底部循环水池1上，补水管一11的一端与低功耗抽水泵10的输入端相连通，另一端延伸至底部循环水池1的内部并固定安装有滤渣罩13，补水管二12的一端与低功耗抽水泵10的输出端相连通，另一端延伸至顶部蓄水箱4的内部并与顶部蓄水池5相对应，具体的，启动低功耗抽水泵10，通过补水管一11和补水管二12将底部循环水池1内部的水分泵入顶部蓄水箱4的内部，实现对水分的高空储能，并通过设置的滤渣罩13，可有效的防止底部循环水池1内部的杂质进入顶部循环水箱的内部，实现对杂质的过滤。

上述的，蓄能机构002包括水压蓄能组件、气压蓄能组件和至少两个空压罐6，至少两个空压罐6均固定安装在顶部充能板3上，至少两个空压罐6上均安装有电接点压力表51，用于对空压罐6内部的压力进行检测，水压蓄能组件安装在顶部蓄水箱4和顶部充能板3之间，并且水压蓄能组件与至少两个空压罐6之间相连通，气压蓄能组件安装在顶部充能板3上，用于对水压蓄能组件和至少两个空压罐6进行加压，至少两个空压罐6均通过排气管7连通有充能主气管8，至少两个排气管7上均安装有排气阀门9；

其中，水压蓄能组件包括多个气压蓄能器14、蓄压管网15和至少两个水压充能管16，多个气压蓄能器14均阵列安装在顶部蓄水箱4上，并且多个气压蓄能器14均与蓄压管网15之间相连通，其中一个气压蓄能器14包括蓄能筒17、蓄能杆18和蓄能推头19，蓄能筒17的一端安装在顶部蓄水箱4上，另一端与蓄压管网15之间相连通，蓄能推头19密封且纵向滑动设置在蓄能筒17的内部，蓄能杆18的一端固定安装在蓄能推头19上，另一端穿过蓄能筒17延伸至顶部蓄水箱4内并与顶部蓄水池5之间相接触，蓄压管网15通过多个稳定块固定安装在顶部充能板3上，至少两个水压充能管16的一端均连通在蓄压管网15上，至少两个水压充能管16的另一端分别与至少两个空压罐6之间相连通，并且至少两个水压充能管16上均安装有单向阀一20和水压充能阀门21，具体的，当低功耗抽水泵10不断的往顶部蓄水池5的内部泵入水分时，开启水压充能阀门21，随着顶部蓄水池5内的水分不断增加会带动蓄能杆18向下运动，蓄能杆18带动蓄能推头19进行运动，通过蓄能推头19将蓄能筒17内部的空气进行压缩，将蓄能筒17内部的气体沿着蓄压管网15和水压充能管16进入空气管的内部，对空气进行压缩储能，通过设置单向阀一20，可防止空压罐6内部的压缩气体进入蓄压管网15的内部；

其中，气压充能组件包括至少两个气体增压泵22，至少两个气体增压泵22均通过气泵架安装在顶部充能板3上，至少两个气体增压泵22的输出端均通过三通管23连通有罐体增压管24和筒体增压管25，至少两个罐体增压管24的另一端分别与至少两个空压罐6之间相连通，至少两个筒体增压管25的另一端均连通在蓄压管网15上，至少两个罐体增压管24和至少两个筒体增压管25上均安装有单向阀二26和供气阀门27，具体的，在水压蓄能组件对空气罐内储存一定量的压缩空气之后，通过电接点压力表51检测到空压罐6内的压力为达到指定数值时，可开启气体增压泵22和罐体增压管24上的供气阀门27，通过气体增压泵22将外界气体压缩进空压罐6的内部，实现对气体的二次储能作业，通过设置单向阀门二，可防止空压罐6和蓄压管网15内部的气体从气体增压泵22出排出，可较长时间的对压缩气体进行储能。

其中，增压泵22的数量需要根据设备的适用场景进行调整，同时，增压泵22不应一直处于工作状态，可以安装压力检测装置，根据检测到的压力值，与顶部蓄水箱4联动对增压泵22进行关停，达到要求的值后，关闭压缩进空压罐6的充能口，低于压力值时，启动压缩进空压罐6的充能口；没有用到的空气能可以在压缩进空压罐6的罐中储存以便后续继续使用，且增压泵22应在储气罐压力不足时启动，为了节省电能，不必一直处于工作状态；以发挥最大程度发挥增压泵22的价值，实现最大限度节能，使得发电效率提高至80％～90％。

上述的，泄压充能机构003包括多组泄压充能组件，多组泄压充能组件均与充能主气管8和顶部蓄水池5之间相连通，多组泄压充能组件分别与多组小型水力发电机2之间相对应，其中一组泄压充能组件包括压力主管28、高压喷头29、多个高压水管30和多个高压气管31，多个高压水管30和多个高压气管31均与压力主管28的一端相连通并部分位于压力主管28的内部，高压喷头29连通在压力主管28的另一端上，多个高压水管30和多个压力主管28上均安装有单向阀三32和泄压阀门33，顶部蓄水箱4上开设有多个调节通孔，其中高压水管30与顶部蓄水池5之间连通与供水管34，供水管34的部分位于调节通孔的内部，高压气管31与充能主气管8之间连通有供气管35，具体使用时，通过开启高压水管30和高压气管31上的泄压阀门33，空压罐6内部的压缩气体会沿着排气管7、充能主气管8、供气管35从高压气管31的内部进入高压喷头29内，顶部蓄水池5内部的水分会沿着供水管34从高压水管30内进入高压喷头29的内部，通过水分的重力势能和空气能压缩后的能量，使两股能量在高压喷头29内汇合，当气体与水分通过呈锥形设置的高压喷头29时，在降低能耗的同时，还可大大增加喷出后水分的压力，在实际使用时，可在高压喷头29处加装实时监测压力的监测装置，如图6和图7中所示，保证喷出的水分的压力不低于带动小型水力发电机2驱动的冲击力，确保每个小型水力发电机2都能发电即可，通过调节泄压阀门33的开启大小，易可对进入高压喷头29内的水量和气量的大小进行调节，从而可调节喷出后水分的冲击力，减少过多的能耗损失，通过设置单向阀三32，防止水分压力过大或者空气压力过大进入空压罐6或者顶部蓄水池5的内部，造成能源的损失；

进一步地，其中，为了避免一个压力主管28产生的空气压力过大，对小型水力发电机2造成不可逆的损害，可在压力主管28的底部，设置多个高压喷头对接口，安装多个高压喷头，每个对接口安装实时监测压力的装置，增加更多节点压力表，控制增压泵22的启停；同时，每个高压喷头连接一个小型水力发电机2，这样每个高压喷头可以驱动小型水力发电机2，确保每个发电机2都能发电，最大限度利用水重力势能和空气压力能，使更多的小型水力低摩擦的磁悬浮水力发电机发电，最大限度提升发电效益。

通过设置多个高压水管30和高压气管31，在供气管35和供水管34连通之后，需留有部分预留口，防止部分高压水管30或者高压气管31的堵塞或者损坏，影响设备的正常使用。

其中，多组小型水力发电机2均包括发电机组和水轮驱动头，底部循环水池1上连通有回水罩体36，多个水轮驱动头均设置在回水罩体36的内部，多个压力主管28均安装在回水罩体36上，多个高压喷头29均位于回水罩体36的内部，并且多个高压喷头29分别与多个水轮驱动头之间相对应，回水罩体36上开设有多个排气孔，具体的，通过回水罩体36可对高压喷头29和水轮驱动头的位置进行定位，可是高压喷头29内喷出的水分直接作用带水轮驱动头上，从而使发电机组进行发电作业，并且通过设置回收罩体，可有效防止水分飞溅造成能源的消耗，保证从高压喷头29内喷出的水分可以在此进入底部循环水池1的内部，同时，由于该设备安装在户外，通过设置回收罩体可大大较少水分的蒸发，同时还可防止外界空气中的杂质掉落至底部循环水池1的内部，保证水质，由于底部循环水池1内部的水分是循环流动水，视为活水，在此基础上，也可有效的防止水分的变质。

实施例2

本发明的实施例2在实施例1的基础上，进一步说明的是：

上述的，升降机构004包括多个辅助支撑柱和升降驱动组件，升降驱动组件包括升降筒37、升降杆38、升降齿板39、驱动电机40、变速箱41、升降主齿轮42和升降从齿轮43，升降筒37固定安装在底部循环水池1上，升降杆38的一端固定安装在顶部充能板3上，升降杆38的部分滑动安装在升降筒37的内部，升降杆38上开设有升降凹槽，升降齿板39固定安装在升降凹槽的内部，驱动电机40和变速箱41均通过电机座安装在底部循环水池1上，驱动电机40的输出端与变速箱41的输入端之间固定安装，变速箱41的输出端与升降主齿轮42之间固定安装，升降从齿轮43上转动安装有U型杆44，U型杆44固定安装在升降筒37的一侧，升降从齿轮43的部分穿过升降筒37至升降凹槽的内部并与升降齿板39之间相啮合，并且升降从齿轮43与升降主齿轮42之间相啮合，升降筒37上安装有用于防护升降主齿轮42和升降从齿轮43的齿轮箱45，其中一个辅助支撑柱包括支撑杆46、支撑筒47和限位螺栓48，支撑杆46的一端固定安装在底部循环水池1上，支撑筒47的一端固定安装在顶部充能板3上，支撑杆46的部分滑动安装在支撑筒47的内部，限位螺栓48安装在支撑筒47和支撑杆46上，用于对支撑杆46和支撑筒47的位置进行限制，并且支撑杆46上开设有多个与限位螺栓48相适配的限位通孔，具体使用时，需要对顶部蓄水池5的高度进行调节时(高度越高，水分的势能越大，相应的低功耗抽水泵10功率越大越费电)，将多个辅助支撑柱上的限位螺栓48取下，启动驱动电机40，驱动电机40的输出端带动变速箱41的输入端进行转动，通过变速箱41减速增矩，使变速箱41的输出端带动升降主齿轮42进行转动，升降主齿轮42带动升降从齿轮43进行转动，升降从齿轮43带动升降齿板39进行运动，通过升降齿板39带动升降杆38进行运动，对顶部充能板3的位置进行调节，调节完成后，使限位螺栓48将升降杆38和升降筒37的位置进行限位即可，在实际使用过程中，需确保顶部蓄水池5的内部没有水分。

上述的筒体增压管25，其主要功能是，通过启动气体增压泵22和筒体增压管25上的供气阀门27，可实现对蓄能筒17内部进行充气作业，需注意的是，在对蓄能筒17内进行充气时，需保证顶部蓄水池5内部没有水分。

在顶部蓄水池5的一侧还安装有液位检测传感器49，液位检测传感器49的部分位于其中一个调节通孔的内部，通过和设置液位检测传感器49，对顶部蓄水池5内部的最大液位进行检测，防止顶部蓄水池5内部的水分溢出，造成能源上的损耗，在底部循环水池1上安装有连杆浮球液位计50，用于对底部循环水池1内的水位进行检测。

底部循环水池1上设有至少两个加水盖52，通过开启加水盖52，可往底部循环水池1内部注入水分，或者在长期使用之后，通过开启加水盖52可对底部循环水池1的内部进行清洁，底部循环水池1和顶部蓄水箱4上均连通有回气弯管53，通过回气弯管53，在底部循环水池1和顶部蓄水箱4内密封良好的情况下，保证底部循环水池1和顶部蓄水箱4的内部可与外界连通。

底部循环水池1内部固定安装有多个支撑柱，用于对底部循环水池1上的装置进行支撑，尤其是对注满水分的顶部蓄水池5。

本发明，通过重力势能和空气能压缩，在降低能耗的同时可增加泄压充能组件内的压力，提升小型水力发电机2的发电效率，增加了发电量，不仅具有显著的经济效益，且可有效解决目前抽水储能耗电高、成本高、不易大规模应用的问题，还可打破地域和水力发电的条件限制，使水力发电无需靠近水源和无需考虑枯水期的问题，节省大量土地，并且在任何地点、任何时间都可以采用水循环的方式进行发电，同时不需任何工厂加工设备，无需任何燃料，就可以输出绿色稳定能源，实现了“零碳”排放，解决环境污染和能源短缺问题，通过多组小型水力发电机发电，还可解决目前新能源发电随机性、波动性的问题，通过新能源发出的多余的电(弃风弃电的电能)或者在电网负荷低谷期的电能或者本设计的多组小型水力发电机产生的富余的电能用于压缩空气储能，可以解决目前“弃风弃光”的能源浪费问题，可以利用“峰谷”差实现经济收益，能够有效解决目前新能源发电引起的电网电压、频率和相位的变化，解决新能源发电可以大规模并网的不利问题，适用性较强。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.压缩空气和水重力冲击发电储能装置，包括底部循环水池(1)和多组小型水力发电机(2)，多组所述小型水力发电机(2)均安装在所述底部循环水池(1)上，其特征在于，还包括：

顶部充能板(3)，所述顶部充能板(3)通过升降机构(004)安装在所述底部循环水池(1)上，所述顶部充能板(3)上固定安装有顶部蓄水箱(4)，所述顶部蓄水箱(4)内纵向滑动安装有顶部蓄水池(5)，所述顶部蓄水箱(4)和所述底部循环水池(1)之间安装有低功耗供液机构(001)，用于将底部循环水池(1)内的水分供入顶部蓄水池(5)内；

蓄能机构(002)，所述蓄能机构(002)包括水压蓄能组件、气压蓄能组件和至少两个空压罐(6)，至少两个所述空压罐(6)均固定安装在所述顶部充能板(3)上，所述水压蓄能组件安装在所述顶部蓄水箱(4)和所述顶部充能板(3)之间，并且所述水压蓄能组件与至少两个所述空压罐(6)之间相连通，通过顶部蓄水池(5)的载重，用于对至少两个空压罐(6)进行加压，所述气压蓄能组件安装在所述顶部充能板(3)上，用于对水压蓄能组件和至少两个空压罐(6)进行加压，至少两个所述空压罐(6)均通过排气管(7)连通有充能主气管(8)，至少两个所述排气管(7)上均安装有排气阀门(9)；

泄压充能机构(003)，所述泄压充能机构(003)包括多组泄压充能组件，多组所述泄压充能组件均与所述充能主气管(8)和所述顶部蓄水池(5)之间相连通，多组所述泄压充能组件分别与多组所述小型水力发电机(2)之间相对应，通过水压和气压的双重作用，用于带动多组小型水力发电机(2)进行发电。

2.根据权利要求1所述的压缩空气和水重力冲击发电储能装置，其特征在于，所述低功耗供液机构(001)包括低功耗抽水泵(10)、补水管一(11)和补水管二(12)；

所述低功耗抽水泵(10)安装在所述底部循环水池(1)上，所述补水管一(11)的一端与所述低功耗抽水泵(10)的输入端相连通，另一端延伸至所述底部循环水池(1)的内部并固定安装有滤渣罩(13)，所述补水管二(12)的一端与所述低功耗抽水泵(10)的输出端相连通，另一端延伸至所述顶部蓄水箱(4)的内部并与所述顶部蓄水池(5)相对应。

3.根据权利要求2所述的压缩空气和水重力冲击发电储能装置，其特征在于，所述水压蓄能组件包括多个气压蓄能器(14)、蓄压管网(15)和至少两个水压充能管(16)；

多个所述气压蓄能器(14)均阵列安装在所述顶部蓄水箱(4)上，并且多个所述气压蓄能器(14)均与所述蓄压管网(15)之间相连通，其中一个所述气压蓄能器(14)包括蓄能筒(17)、蓄能杆(18)和蓄能推头(19)，所述蓄能筒(17)的一端安装在所述顶部蓄水箱(4)上，另一端与所述蓄压管网(15)之间相连通，所述蓄能推头(19)密封且纵向滑动设置在所述蓄能筒(17)的内部，所述蓄能杆(18)的一端固定安装在所述蓄能推头(19)上，另一端穿过所述蓄能筒(17)延伸至所述顶部蓄水箱(4)内并与所述顶部蓄水池(5)之间相接触，所述蓄压管网(15)通过多个稳定块固定安装在所述顶部充能板(3)上，至少两个所述水压充能管(16)的一端均连通在所述蓄压管网(15)上，至少两个所述水压充能管(16)的另一端分别与至少两个所述空压罐(6)之间相连通，并且至少两个所述水压充能管(16)上均安装有单向阀一(20)和水压充能阀门(21)。

4.根据权利要求3所述的压缩空气和水重力冲击发电储能装置，其特征在于，所述气压充能组件包括至少两个气体增压泵(22)；

至少两个所述气体增压泵(22)均通过气泵架安装在所述顶部充能板(3)上，至少两个所述气体增压泵(22)的输出端均通过三通管(23)连通有罐体增压管(24)和筒体增压管(25)，至少两个所述罐体增压管(24)的另一端分别与至少两个所述空压罐(6)之间相连通，至少两个所述筒体增压管(25)的另一端均连通在所述蓄压管网(15)上，至少两个所述罐体增压管(24)和至少两个所述筒体增压管(25)上均安装有单向阀二(26)和供气阀门(27)。

5.根据权利要求4所述的压缩空气和水重力冲击发电储能装置，其特征在于，其中一组所述泄压充能组件包括压力主管(28)、高压喷头(29)、多个高压水管(30)和多个高压气管(31)；

多个所述高压水管(30)和多个所述高压气管(31)均与所述压力主管(28)的一端相连通并部分位于所述压力主管(28)的内部，所述高压喷头(29)连通在所述压力主管(28)的另一端上，多个所述高压水管(30)和多个所述压力主管(28)上均安装有单向阀三(32)和泄压阀门(33)，所述顶部蓄水箱(4)上开设有多个调节通孔，其中所述高压水管(30)与所述顶部蓄水池(5)之间连通与供水管(34)，所述供水管(34)的部分位于所述调节通孔的内部，所述高压气管(31)与所述充能主气管(8)之间连通有供气管(35)。

6.根据权利要求5所述的压缩空气和水重力冲击发电储能装置，其特征在于，多组所述小型水力发电机(2)均包括发电机组和水轮驱动头，所述底部循环水池(1)上连通有回水罩体(36)，多个所述水轮驱动头均设置在所述回水罩体(36)的内部，多个所述压力主管(28)均安装在所述回水罩体(36)上，多个所述高压喷头(29)均位于所述回水罩体(36)的内部，并且多个所述高压喷头(29)分别与多个所述水轮驱动头之间相对应，所述回水罩体(36)上开设有多个排气孔。

7.根据权利要求6所述的压缩空气和水重力冲击发电储能装置，其特征在于，所述升降机构(004)包括多个辅助支撑柱和升降驱动组件；

所述升降驱动组件包括升降筒(37)、升降杆(38)、升降齿板(39)、驱动电机(40)、变速箱(41)、升降主齿轮(42)和升降从齿轮(43)，所述升降筒(37)固定安装在所述底部循环水池(1)上，所述升降杆(38)的一端固定安装在所述顶部充能板(3)上，所述升降杆(38)的部分滑动安装在所述升降筒(37)的内部，所述升降杆(38)上开设有升降凹槽，所述升降齿板(39)固定安装在所述升降凹槽的内部，所述驱动电机(40)和所述变速箱(41)均通过电机座安装在所述底部循环水池(1)上，所述驱动电机(40)的输出端与所述变速箱(41)的输入端之间固定安装，所述变速箱(41)的输出端与所述升降主齿轮(42)之间固定安装，所述升降从齿轮(43)上转动安装有U型杆(44)，所述U型杆(44)固定安装在所述升降筒(37)的一侧，所述升降从齿轮(43)的部分穿过所述升降筒(37)至所述升降凹槽的内部并与所述升降齿板(39)之间相啮合，并且所述升降从齿轮(43)与所述升降主齿轮(42)之间相啮合，所述升降筒(37)上安装有用于防护升降主齿轮(42)和升降从齿轮(43)的齿轮箱(45)；

其中一个所述辅助支撑柱包括支撑杆(46)、支撑筒(47)和限位螺栓(48)，所述支撑杆(46)的一端固定安装在所述底部循环水池(1)上，所述支撑筒(47)的一端固定安装在所述顶部充能板(3)上，所述支撑杆(46)的部分滑动安装在所述支撑筒(47)的内部，所述限位螺栓(48)安装在所述支撑筒(47)和所述支撑杆(46)上，用于对支撑杆(46)和支撑筒(47)的位置进行限制，并且所述支撑杆(46)上开设有多个与所述限位螺栓(48)相适配的限位通孔。

8.根据权利要求7所述的压缩空气和水重力冲击发电储能装置，其特征在于，所述顶部蓄水池(5)的一侧安装有液位检测传感器(49)，所述液位检测传感器(49)的部分位于其中一个所述调节通孔的内部，所述底部循环水池(1)上安装有连杆浮球液位计(50)。

9.根据权利要求8所述的压缩空气和水重力冲击发电储能装置，其特征在于，至少两个所述空压罐(6)上均安装有电接点压力表(51)。

10.根据权利要求9所述的压缩空气和水重力冲击发电储能装置，其特征在于，所述底部循环水池(1)上设有至少两个加水盖(52)，所述底部循环水池(1)和所述顶部蓄水箱(4)上均连通有回气弯管(53)。