CN203570542U - 储能设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例中公开了一种储能设备，所述储能设备包括：空气压缩机，用于产生高压气体，并将高压气体通过第一气体管路输送至高压储气罐；高压储气罐，用于从空气压缩机接收并存储所述高压气体，并通过第二气体管路将高压气体输送至工作缸；工作缸，用于在高压气体的作用下将工作液体输送至液压马达的入口，以驱动液压马达转动，工作缸还用于回收从液压马达流出的工作液体；液压马达，与发电机相连，用于驱动发电机；发电机，用于在液压马达的驱动下发电。本实用新型公开的储能设备，适用性强，使用灵活，成本较低。

Description

储能设备

技术领域

本实用新型涉及能源领域，特别涉及一种储能设备。

背景技术

风能、太阳能等绿色能源具有环保、洁净和可再生等优点，但同时也存在间歇性和稳定性差的缺点，而这些缺点会造成电能供给的间断。此外，绿色能源输出电能的能力与用电需求无法同步。具体来说，通常用电高峰通常在白天，低谷在晚上，而一个发电厂的发电能力通常是固定的。发电厂的发电能力固定可能会造成白天电不够用，而晚上电用不完被浪费。储能设备和储能方法的出现可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平滑用电负荷。目前已有主要储能技术包括压缩空气储能、抽水蓄能等。

传统的压缩空气储能系统是基于燃气轮机技术开发的一种储能系统，在用电低谷将气体压入储气室中，从而将电能转化为气体内能存储起来；在用电高峰将高压气体从储气室释放，进入燃气轮机燃烧室同燃料一起燃烧，然后驱动透平发电。传统压缩空气储能系统具有储能容量较大、储能周期长、效率较高和单位投资相对较小等优点，但是压缩空气储能系统也需要特定的地理条件建造大型储气室，如岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等，从而大大限制了传统压缩空气储能系统的应用范围，同时由于需要燃烧燃气，也在一定程度上污染了空气。

传统的抽水储能系统是在用电低谷通过水泵将水从低位水库送到高位水库，从而将电能转化为水的势能存储起来；在用电高峰，水从高位水库排放至低位水库驱动水轮机发电。传统的抽水储能系统具有技术成熟、效率高、储能容量大、储能周期不受限制等优点，但是，大规模抽水储能系统需要特殊的地理条件建造两个水库和水坝，适用范围小，建设周期长，初期投资大。更为棘手的是，建造大型水库会大面积淹没植被甚至城市，造成生态和移民问题，因此建造大规模抽水储能系统受到了越来越大的限制。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供了一种储能设备，适用性强，使用灵活，成本较低。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案：

一方面，提供了一种储能设备，所述储能设备包括：

空气压缩机，用于产生高压气体，并将所述高压气体通过第一气体管路输送至所述高压储气罐；

高压储气罐，用于从所述空气压缩机接收并存储所述高压气体，并通过第二气体管路将所述高压气体输送至所述工作缸；

工作缸，用于在所述高压气体的作用下将所述工作液体输送至所述液压马达的入口，以驱动所述液压马达转动，所述工作缸还用于回收从所述液压马达的出口流出的工作液体；

液压马达，与所述发电机相连，用于驱动所述发电机；

发电机，用于在液压马达的驱动下发电。

在第一方面的第一种可能实现方式中，所述工作缸包括第一工作缸和第二工作缸，所述第一工作缸通过第一液体管路与所述液压马达的入口相连，所述第一工作缸还通过第二液体管路与所述液压马达的出口相连；

所述第二工作缸通过第一液体管路与所述液压马达的入口相连，所述第二工作缸还通过第二液体管路与所述液压马达的出口相连；

在第一工作阶段，所述第一工作缸用于在所述高压气体的作用下将所述工作液体通过所述第一液体管路输送至所述液压马达的入口，以驱动所述液压马达转动，第二工作缸用于通过第二液体管路从所述液压马达的出口回收所述工作液体；

在第二工作阶段，所述第二工作缸用于在所述高压气体的作用下将所述工作液体通过所述第一液体管路输送至所述液压马达的入口，以驱动所述液压马达转动，所述第一工作缸用于通过第二液体管路从所述液压马达的出口回收所述工作液体。

在第一方面的第一种可能实现方式中，还提供了第一方面的第二种可能实现方式，所述储能设备还包括热能回收装置，用于吸收并存储热量，所述吸收的热量为所述空气压缩机产生高压气体过程中产生的热量，包括空气压缩机机体的热量和所述高压气体携带的热量；所述热能回收储存装置还用于在工作阶段释放存储的热量。

在第一方面的第二种可能实现方式中，还提供了第一方面的第三种可能实现方式，所述热能回收装置包括吸热装置，所述吸热装置包括环绕水套，所述环绕水套环绕于所述空气压缩机的表面，用于吸收所述空气压缩机机体的热量。

在第一方面的第三种可能实现方式中，还提供了第一方面的第四种可能实现方式，所述吸热装置还包括热能回收池，所述热能回收池通过第三液体管路和第四液体管路与所述环绕水套相连，用于接收所述环绕水套所吸收的热量，所述热能回收池还用于吸收所述第一气体管路中的高压气体携带的热量，所述热能回收池还用于在工作阶段将所述存储的热量释放至所述第二气体管路中的高压气体；其中，所述第一气体管路和第二气体管路从内部穿过所述热能回收池。

在第一方面的第四种可能实现方式中，还提供了第一方面的第五种可能实现方式，所述吸热装置内设置有吸热介质，所述吸热介质为液体。

在第一方面的第四种可能实现方式中，还提供了第一方面的第六种可能实现方式，所述吸热介质为水。

在第一方面的第四种可能实现方式中，还提供了第一方面的第七种可能实现方式，所述热能回收装置还包括存储装置，所述存储装置从外部包裹所述热能回收池，用于存储所述吸热装置所吸收的热量，所述存储装置还用于在所述工作阶段将所述存储的热量释放至热能回收池。

在第一方面的第七种可能实现方式中，还提供了第一方面的第八种可能实现方式，所述存储装置中设置有储能介质，所述储能介质为液体或固体中的一种。

在第一方面的第七种可能实现方式中，还提供了第一方面的第九种可能实现方式，所述储能介质为碳酸盐。

在第一方面的第十种可能实现方式中，所述储能设备还包括控制器，用于根据所述工作缸内的高压气体的压力和所述工作缸排出的液体的压力，调节所述液压马达的工作参数，以使所述液压马达驱动所述发电机以预设功率输出。

在第一方面的第十一种可能实现方式中，所述空气压缩机为往复式空气压缩机。

在第一方面的第十二种可能实现方式中，所述液压马达通过联轴器与所述发电机相连。

在第一方面的第十三种可能实现方式中，所述液压马达为变速液压马达。

在第一方面的第十四种可能实现方式中，所述发电机为变频发动机。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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所示为本实用新型实施例的储能设备的结构示意图；

图2所示为本实用新型实施例的储能设备在准备阶段的示意图；

图3所示为本实用新型实施例的储能设备在第一工作阶段的示意图；

图4所示为本实用新型实施例的储能设备在第二工作阶段的示意图。

具体实施方式

本实用新型如下实施例提供了一种储能设备，适用性强，使用灵活，成本较低。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种储能设备，所述储能设备包括：

空气压缩机1，用于产生高压气体，并将高压气体通过第一气体管路17输送至高压储气罐3。

本实用新型实施例中的空气压缩机1为往复式空气压缩机。

高压储气罐3，用于从空气压缩机1接收并存储所述高压气体，并通过第二气体管路18将所述高压气体输送至工作缸。

工作缸101，用于在高压气体的作用下将工作液体输送至液压马达6的入口，以驱动所述液压马达6转动，工作缸101还用于回收从液压马达6出口流出的工作液体。

液压马达6，与发电机7相连，用于驱动发电机7。

发电机7，用于在液压马达6的驱动下发电。

本实用新型实施例中，所述液压马达6通过联轴器（图1中未画出）与所述发电机7相连。

本实用新型实施例公开的储能设备体积小，对地理条件的依赖小，因此适用性强，使用灵活，成本较低。同时，本实用新型实施例公开的储能设备在将储存的能量转化为电能时无需燃烧燃气，因此较为环保。

本实用新型实施例的储能设备的工作流程包括储能阶段、准备阶段和工作阶段，工作阶段也称为发电阶段。工作阶段包括第一工作阶段和第二工作阶段。

如图1所示，本实用新型实施例的工作缸101包括第一工作缸4和第二工作缸5，第一工作缸4通过第一液体管路19与所述液压马达6的入口相连，第一工作缸4还通过第二液体管路20与所述液压马达6的出口相连。

第二工作缸5通过第一液体管路19与所述液压马达6的入口相连，第二工作缸5通过第二液体管路20与所述液压马达6的出口相连。

在第一工作阶段，所述第一工作缸4用于在所述高压气体的作用下将所述工作液体通过所述第一液体管路19输送至所述液压马达6的入口，以驱动所述液压马达6转动，第二工作缸5用于通过第二液体管路20从所述液压马达6的出口回收所述工作液体。

在第二工作阶段，所述第二工作缸5用于在所述高压气体的作用下将所述工作液体通过所述第一液体管路19输送至所述液压马达6的入口，以驱动所述液压马达6转动，所述第一工作缸4用于通过第二液体管路20从所述液压马达6的出口回收所述工作液体。

如图1所示，所述储能设备还包括热能回收装置，用于吸收并存储热量，所述吸收的热量为所述空气压缩机产生高压气体过程中产生的热量，包括空气压缩机机体的热量和所述高压气体携带的热量；所述热能回收装置还用于在工作阶段释放存储的热量。

所述热能回收装置包括吸热装置，所述吸热装置包括环绕水套（图1中未画出），所述环绕水套环绕于所述空气压缩机1的表面，用于吸收所述空气压缩机1机体的热量。

所述吸热装置还包括热能回收池2，所述热能回收池2通过第三液体管路15和第四液体管路16与所述环绕水套相连，用于接收所述环绕水套所吸收的热量。所述热能回收池2还用于吸收所述第一气体管路17中的高压气体携带的热量，其中，所述第一气体管路17从内部穿过所述热能回收池2。所述热能回收池2还用于在工作阶段将所述存储的热量释放至所述第二气体管路18中的高压气体；其中，第二气体管路18从内部穿过所述热能回收池。

所述吸热装置内设置有吸热介质，所述吸热介质为液体。优选的，吸热介质为水。

所述热能回收装置还包括存储装置201，所述存储装置201从外部包裹热能回收池2，用于存储所述吸热装置所吸收的热量，同时还可以防止热量释放到空气中；所述存储装置201还用于在所述工作阶段将所述存储的热量释放至热能回收池2。

所述存储装置中设置有储能介质，所述储能介质为液体或固体中的一种。优选的，储能介质为碳酸盐。

采用热能回收装置吸收并存储热量，可以降低能量的损耗，在工作阶段热能回收装置释放热量，可以增加气体的内能，从而提高整个系统的能量转化率。

下面结合图2至图4详细说明本实用新型实施例的储能设备的工作流程。

在储能阶段，空气压缩机1产生的高压气体，高压气体经第一气体管路17进入高压储气罐3。空气压缩机1机体的热量被环绕水套中的吸热介质所吸收，并被存储装置201存储起来；高压气体携带的热量也被热能回收池2中的吸热介质所吸收，并被存储装置201存储起来。图2所示为本实用新型实施例的储能设备的准备阶段的示意图。

如图2所示，第一工作缸4包括第一气体阀门9、第一液体阀门10、第二液体阀门11和第一排气口21。第一工作缸4还包括第一排/进液口23，用于向第一工作缸4内充入工作液体，还用于在储能设备闲置时排出工作液体。

第二工作缸5包括第二气体阀门8、第三液体阀门12、第四液体阀门13和第二排气口22。第二工作缸5还包括第二排/进液口24，用于向第二工作缸5内充入工作液体，还用于在储能设备闲置时排出工作液体。

在准备阶段，可以向第一工作缸4内充入工作液体，也可以向第二工作缸5内充入工作液体，下面以向第一工作缸4内充入工作液体为例，来说明本实用新型实施例的储能设备的工作流程。

在准备阶段，向第一工作缸4中充入工作液体，一般情况下，工作液体体积占工作缸容积的4/5。此时，第一工作缸4的第一排气口21关闭，第一气体阀门9关闭，第一液体阀门10关闭，第二液体阀门11关闭，

在准备阶段，第二工作缸5中的第二气体阀门8关闭，第二排气口22关闭，第三液体阀门12关闭，第四液体阀门13关闭。

本实用新型实施例的储能设备的工作阶段分第一工作阶段和第二工作阶段，图3所示为储能设备在第一工作阶段的示意图；图4所示为储能设备在第二工作阶段的示意图。

如图3所示，在第一工作阶段，第一工作缸4的第一气体阀门9打开，第一液体阀门10关闭，第二液体阀门11打开，第一排气口21关闭，此时，第二工作缸5的第二气体阀门8关闭，第三液体阀门12打开，第四液体阀门13关闭，排气口22打开。高压储气罐3中高压气体通过第二气体管路18进入第一工作缸4。第一工作缸中4的工作液体在高压气体的作用下，通过第一液体管路19进入液压马达6的入口，驱动所述液压马达6转动。第二工作缸5通过第二液体管路20从液体马达6的出口回收工作液体。

高压储气罐3中的高压气体的温度会随着时间推移逐渐降低，因此在工作阶段，高压储气罐3中的高压气体的温度可能低于热能回收池2中吸收介质。高压储气罐3中的高压气体通过第二气体管路18进入第一工作缸4之内，热能回收池2加热第二气体管路18中的高压气体，即热能回收池2将其存储的热量释放至第二气体管路18中的高压气体。同时，存储装置201也将所存储的热量释放至热能回收池2中。

在工作阶段，高压储气罐3中的高压气体温度也可能等于热能回收池2中的吸收介质的温度，此时热能回收装置不释放热量至第二气体管路18中的高压气体。

在第一工作阶段终了时，第一工作缸4内的工作液体排尽，工作液体转移到第二工作缸5之内。

此时第二工作缸5排气口22处于打开状态，第二工作缸5内的大气压等于外界大气压力，第一工作缸4内充入的是高压气体，图3中第一工作缸4和第二工作缸5中的加号可代表气体压力，所示为第一工作缸4内的气体压力大于第二工作缸5中的气体压力。

如图4所示，在第二工作阶段，第二工作缸5的第二气体阀门8打开，第三液体阀门12关闭，第四液体阀门13打开，排气口22关闭，此时，第一工作缸4的第一气体阀门9关闭，第一液体阀门10打开，第二液体阀门11关闭，第一排气口21打开。高压气体通过第二气体管路18进入第二工作缸5。第二工作缸5中的工作液体在高压气体的作用下，通过第一液体管路19进入液压马达6的入口，驱动所述液压马达6转动。第一工作缸4通过第二液体管路20从液体马达6的出口回收工作液体。

此时第一工作缸4排气口21处于打开状态，第一工作缸4内的大气压等于外界大气压力，第二工作缸5内充入的是高压气体，图4中第一工作缸4和第二工作缸5中的加号可代表气体压力，所示为第一工作缸4内的气体压力小于第二工作缸5中的气体压力。

在工作阶段，采用两个工作缸轮流向液压马达6提供高压液体，可连续工作，提高了效率。

在工作阶段，随着气体膨胀做功，气体的压力会有一定的衰减，排出的液体的压力也会有一定的衰减，因此，液压马达6应选择变速液压马达，发电机7也相应的选择变频发动机。

所述储能设备还包括控制器14，用于根据所述工作缸101内的高压气体的压力和所述工作缸101排出的液体的压力，调节所述液压马达6的工作参数，以使所述液压马达6驱动所述发电机7以预设功率输出。

采用控制器14控制液压马达6的工作参数，同时液压马达6选择变速液压马达，发电机7选择变频发电机，可以使发电机7以较为稳定的预设功率输出。

一般情况下，为了更充分利用高压气体膨胀做功，减少气体的压力损失，在第一工作阶段开始时或开始后一个较短的时间段后，例如排出1/5液体体积后，关闭第一气体阀门9，此时高压气体在第一工作缸4内充分膨胀做功，在第一工作阶段终了时，排出工作缸内的气体。同理，在第二工作阶段开始时或开始后一个较短的时间段后，例如排出1/5液体体积后，关闭第二气体阀门8。实际关闭气体阀门的时间节点，可由控制器14根据具体情况进行控制。

控制器14还用于控制所述储能设备各部分协调工作。

本实用新型的实施例中公开了一种储能设备，所述储能设备包括：空气压缩机，用于产生高压气体，并将高压气体通过第一气体管路输送至高压储气罐；高压储气罐，用于从空气压缩机接收并存储所述高压气体，并通过第二气体管路将所述高压气体输送至工作缸；工作缸，用于在高压气体的作用下将工作液体输送至液压马达的入口，以驱动所述液压马达转动，工作缸还用于回收从液压马达的出口流出的工作液体；液压马达，与发电机相连，用于驱动发电机；发电机，用于在液压马达的驱动下发电。本实用新型实施例公开的储能设备体积小，对地理条件的依赖小，因此适用性强，使用灵活，成本较低。此外，本实用新型实施例公开的储能设备无需燃烧燃气即可将储存的能量转化为电能，较为环保。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本实用新型实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，通用硬件包括通用集成电路、通用CPU、通用存储器、通用元器件等，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本实用新型各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种储能设备，其特征在于，所述储能设备包括： 

空气压缩机，用于产生高压气体，并将所述高压气体通过第一气体管路输送至高压储气罐； 

高压储气罐，用于从所述空气压缩机接收并存储所述高压气体，并通过第二气体管路将所述高压气体输送至工作缸； 

工作缸，用于在所述高压气体的作用下将工作液体输送至液压马达的入口，以驱动所述液压马达转动，所述工作缸还用于回收从所述液压马达的出口流出的工作液体； 

液压马达，与发电机相连，用于驱动所述发电机； 

发电机，用于在所述液压马达的驱动下发电。 

2.如权利要求1所述的储能设备，其特征在于，所述工作缸包括第一工作缸和第二工作缸，所述第一工作缸通过第一液体管路与所述液压马达的入口相连，所述第一工作缸还通过第二液体管路与所述液压马达的出口相连； 

所述第二工作缸通过第一液体管路与所述液压马达的入口相连，所述第二工作缸还通过第二液体管路与所述液压马达的出口相连； 

在第一工作阶段，所述第一工作缸用于在所述高压气体的作用下将所述工作液体通过所述第一液体管路输送至所述液压马达的入口，以驱动所述液压马达转动，所述第二工作缸用于通过第二液体管路从所述液压马达的出口回收所述工作液体； 

在第二工作阶段，所述第二工作缸用于在所述高压气体的作用下将所述工作液体通过所述第一液体管路输送至所述液压马达的入口，以驱动所述液压马达转动，所述第一工作缸用于通过第二液体管路从所述液压马达的出口回收所述工作液体。 

3.如权利要求2所述的储能设备，其特征在于，所述储能设备还包括热能回收装置，用于吸收并存储热量，所述吸收的热量为所述空气压缩机产生所述高压气体过程中产生的热量，包括所述空气压缩机机体的热量和所述高压气体携带的热量；所述热能回收装置还用于在工作阶段释放存储的热量。 

4.如权利要求3所述的储能设备，其特征在于，所述热能回收装置包括吸热装置，所述吸热装置包括环绕水套，所述环绕水套环绕于所述空气压缩机的表面，用于吸收所述空气压缩机机体的热量。 

5.如权利要求4所述的储能设备，其特征在于，所述吸热装置还包括热能回收池，所述热能回收池通过第三液体管路和第四液体管路与所述环绕水套相连，用于接收所述环绕水套所吸收的热量，所述热能回收池还用于吸收所述第一气体管路中的高压气体携带的热量，所述热能回收池还用于在所述工作阶段将所述存储的热量释放至所述第二气体管路中的高压气体；其中，所述第一气体管路和第二气体管路从内部穿过所述热能回收池。 

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