CN206135550U - 一种复合型水轮发电和空气压缩储能系统 - Google Patents

一种复合型水轮发电和空气压缩储能系统 Download PDF

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李青海
周鹏
蒋振强
周正基
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Abstract

本实用新型公开了一种复合型水轮发电和空气压缩储能系统，包括空气压缩机，水轮发电机和变压器，所述空气压缩机上设有压力表，所述空气压缩机连接有水容器，所述水容器连接有水轮发电机，所述水轮发电机连接有变压器，所述变压器连接有国家电网，所述水轮发电机与循环水容器连接，所述循环水容器连接有循环水泵，所述循环水泵一端连接有水容器，所述循环水泵另一端连接有空气压缩机。该复合型水轮发电和空气储能系统具备提高可再生能源利用效率，且电网处于负荷低谷时，实现电能的大规模储存的优点。

Description

一种复合型水轮发电和空气压缩储能系统
技术领域
本实用新型涉及一种复合型储能系统，具体为一种复合型水轮发电和空气压缩储能系统。
背景技术
奥巴马提出“电网2.0”概念，美国开始升级旧式电网并申请相关专利上百项；日本自核电危机以后，全面启动分布式发电及储能，相关部门已经投入上百亿资金扶持；国内十二五规划把智能电网和新能源发电做为国家战略发展目标。
电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行，并能通过固态开关在两种运行模式之间进行切换；保持有功、无功功率平衡时对电力系统稳定的基本要求，对电网也是如此，但是由于分布式电源具有的间歇性和波动性特点，并且负荷的变化也具有随机性，给电网的稳定运行带来挑战。通过有效的储能技术可以很好地解决这一问题，储能管理系统监测分布式电源的状态，了解并预测分布式电源的出力，调节储能系统工作状态以维持功率平衡，减少分布式电源对电网产生的一系列不良影响。在微网孤岛运行时，储能系统可以平抑功率波动，保持供电频率稳定，以及在电网内部电压波动时，储能系统可以提供无功补偿，保持电压稳定，提高微网内的电能质量。此外，微网在并网与孤岛两种工作模式转换时，往往会有一定的功率缺额，此时安装在微网中的储能装置就能保证系统在这两种模式下的平稳过渡，保证系统的稳定。因此，储能技术对于实现微网的安全稳定运行、提高可再生能源利用效率是一个亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种复合型水轮发电和空气压缩储能系统，具备提高可再生能源利用效率，且电网处于负荷低谷时，实现电能的大规模储存的优点，解决了能源利用效率低的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种复合型水轮发电和空气压缩储能系统，包括空气压缩机，水轮发电机和变压器，所述空气压缩机上设有压力表，所述空气压缩机连接有水容器，所述水容器连接有水轮发电机，所述水轮发电机连接有变压器，所述变压器连接有国家电网，所述水轮发电机与循环水容器连接，所述循环水容器连接有循环水泵，所述循环水泵一端连接有水容器，所述循环水泵另一端连接有空气压缩机。
优选的，所述空气压缩机与水容器间设有阀门B，所述水容器与水轮发电机之间设有阀门C，所述水轮发电机与循环水容器之间设有阀门F，所述循环水容器与循环水泵之间设有阀门D,所述循环水泵与水容器之间设有阀门E，所述循环水泵与空气压缩机之间设有阀门A。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
1、本实用新型通过设置空气压缩机和水轮发电机以及若干阀门，在用电高峰时：压缩空气机设有的压力表显示压缩空气机的内部压力，压缩空气机内的压缩空气（10MPA），通过打开的阀门B来驱动水容器中的水形成一定流速，通过打开阀门C驱动水轮发电机发电，同时阀门F打开保证水轮发电机的水能够进入循环水容器，水轮发电机发的电通过变压器并入国家电网，满足高峰时刻的用电需求，发电时阀门A、阀门D、阀门E是关闭状态；用电低谷时：循环水泵运转工作打开阀门D和E把循环水容器的水抽到水容器中，同时打开阀门A，压缩高压空气（10MPa）压缩到压缩空气机气缸内部，储存能量；本实用新型具备提高可再生能源利用效率，且电网处于负荷低谷时，实现电能的大规模储存的优点。
附图说明
图1为本实用新型结构实施案例1工作原理示意图；
图中：1-空气压缩机，2-压力表，3-水容器，4-水轮发电机，5-变压器，6-国家电网，7-循环水容器，8-循环水泵，9-阀门A，10-阀门B，11-阀门C，12-阀门D，13-阀门E，14-阀门F。
图2为本实用新型结构实施案例2工作原理示意图。
图中：1-第一空气压缩机，2-压力表，3-水容器，4-第一水轮发电机，5-变压器，6-国家电网，7-循环水容器，8-循环水泵，9-第二水轮发电机，10-第二空气压缩机，11-阀门H，12-阀门I，13-阀门J，14-阀门K，15-阀门L，16-阀门M，17-阀门N,18-阀门O。
具体实施方式
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、完整地描述，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型实施案例1提供一种技术方案：一种复合型水轮发电和空气压缩储能系统，包括空气压缩机1，水轮发电机4和变压器5，所述空气压缩机1上设有压力表2，所述空气压缩机1连接有水容器3，所述水容器3连接有水轮发电机4，所述水轮发电机4连接有变压器5，所述变压器5连接有国家电网6，所述水轮发电机4与循环水容器7连接，所述循环水容器7连接有循环水泵8，所述循环水泵8一端连接有水容器3，所述循环水泵8另一端连接有空气压缩机1。
所述空气压缩机1与水容器3间设有阀门B10，所述水容器3与水轮发电机4之间设有阀门C11，所述水轮发电机4与循环水容器7之间设有阀门F（14），所述循环水容器7与循环水泵8之间设有阀门D12,所述循环水泵8与水容器3之间设有阀门E13，所述循环水泵8与空气压缩机1之间设有阀门A9。
工作原理：在用电高峰时：压缩空气机1设有的压力表2显示压缩空气机1的内部压力，压缩空气机1内的压缩空气（10MPA），通过打开的阀门B10来驱动水容器3中的水形成一定流速，通过打开阀门C11驱动水轮发电机4发电，同时阀门F14打开保证水轮发电机4的水能够进入循环水容器7，水轮发电机4发的电通过变压器5并入国家电网6，满足高峰时刻的用电需求，发电时阀门A9、阀门D12、阀门E13是关闭状态；用电低谷时：循环水泵8运转工作打开阀门D12和阀门E13把循环水容器7的水抽到水容器3中，同时打开阀门A9，压缩高压空气（10MPa）压缩到压缩空气机1气缸内部，储存能量；本实用新型具备提高可再生能源利用效率，且电网处于负荷低谷时，实现电能的大规模储存的优点。
请参阅图2，本实用新型实施案例2提供一种技术方案：一种复合型水轮发电和压缩空气储能系统，包括第一压缩空气机1、压力表2、水容器3、循环水容器7、第一水轮发电机4、循环水泵8、变压器5、第二压缩空气机10、第二水轮发电机9、多个阀门等部分组成。
工作原理：第一压缩空气机1的（10MPa）压缩空气，通过打开阀门I12驱动水容器3的水形成一定流速，通过打开阀门O18驱动第一水轮发电机4发电，同时打开阀门M16和阀门L15保证第一水轮发电机4的水能够进入循环水容器8，第一水轮发电机4发的电通过变压器5并入国家电网6，满足高峰时刻的用电需求，第一水轮发电机4，发电时阀门H11、阀门J13、阀门K14、阀门N17是关闭状态；第二压缩空气机10的（10MPa）压缩空气，打开阀门N17把循环水容器7的水形成一定流速，通过打开阀门K14驱动第二水轮发电机10发电，同时打开阀门J13和阀门H11保证第二发电机10的水能够进入水容器3，第二水轮发电机10发电时阀门I12、阀门L15、阀门M16、阀门O18是关闭状态；两个水轮发电机工作，保证压缩高压空气（10MPa）压缩到压缩空气机气缸内部，储存能量，本实用新型具备提高可再生能源利用效率，且电网处于负荷低谷时，实现电能的大规模储存的优点。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种复合型水轮发电和空气压缩储能系统，包括空气压缩机（1），水轮发电机（4）和变压器（5），其特征在于：所述空气压缩机（1）上设有压力表（2），所述空气压缩机（1）连接有水容器（3），所述水容器（3）连接有水轮发电机（4），所述水轮发电机（4）连接有变压器（5），所述变压器（5）连接有国家电网（6），所述水轮发电机（4）与循环水容器（7）连接，所述循环水容器（7）连接有循环水泵（8），所述循环水泵（8）一端连接有水容器（3），所述循环水泵（8）另一端连接有空气压缩机（1）。
2.根据权利要求1所述的一种复合型水轮发电和空气压缩储能系统，其特征在于：所述空气压缩机（1）与水容器（3）间设有阀门B（10），所述水容器（3）与水轮发电机（4）之间设有阀门C（11），所述水轮发电机（4）与循环水容器（7）之间设有阀门F（14），所述循环水容器（7）与循环水泵（8）之间设有阀门D（12）,所述循环水泵（8）与水容器（3）之间设有阀门E（13），所述循环水泵（8）与空气压缩机（1）之间设有阀门A（9）。
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