CN207377710U - 清洁能源制冰蓄能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种清洁能源制冰蓄能系统，包括冷量生成系统、蓄电装置和制冰蓄冷装置，冷量生成系统包括风力发电机组、空气压缩机、储气罐、透平膨胀机和转子发电机；风力发电机组的输出端与空气压缩机连接，空气压缩机的排气口与储气罐连通，储气罐与透平膨胀机的进气口连通，透平膨胀机的动力输出端与转子发电机相连；转子发电机的输出端与蓄电装置可拆卸地连接，透平膨胀机的冷量输出端与制冰蓄冷装置可拆卸地连接。将持续利用风能和光伏能产生的电能转化为压缩空气进行存储，需要时再通过压缩空气供给透平膨胀机，产生稳定的输出电压以及大量冷量，再分别通过存储装置供给使用，提高了风能和光伏能利用效率，具有极大的实用价值。

Description

清洁能源制冰蓄能系统

技术领域

本实用新型属于清洁能源的存储利用领域，具体涉及一种清洁能源制冰蓄能系统。

背景技术

随着现代社会的高速发展，电能成为最重要的资源，而目前日常所用的电能还是主要依靠水能、核能和煤炭燃烧，这些的投入成本都比较大，并且核能和煤炭总会带来一定的污染，故如风电，太阳电等清洁能源的发展已经成为发展趋势，通过电能来获取冷量也成为一种主要手段，但是通常风电的发电峰值在晚上，因为电压不稳定，也难以直接供给用电设备，不利于风电的高效利用，特别是在拉美地区，风能和光伏能比较充足，但是其使用率却比较低。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型提供了一种清洁能源制冰蓄能系统，，通可快速将风能或太阳能灯转化为冷量和稳定电能进行存储，然后再供给到所需区域，提高清洁能源的使用效率。

为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种清洁能源制冰蓄能系统，其关键在于，包括冷量生成系统、蓄电装置和制冰蓄冷装置，所述冷量生成系统包括风力发电机组、空气压缩机、储气罐、透平膨胀机和转子发电机；

所述风力发电机组的输出端与空气压缩机连接，空气压缩机的排气口与储气罐连通，储气罐经第一两通阀与透平膨胀机的进气口连通，透平膨胀机的动力输出端与转子发电机相连；

所述转子发电机的输出端经第一开关与蓄电装置可拆卸地连接，透平膨胀机的冷量输出端经第二两通阀与制冰蓄冷装置可拆卸地连接。

采用以上方案，在风力充足的时候通过风力发电机可将风力快速转化成电能，然后由电能通过压缩机转化成压缩空气进行存储，当外部需要冷量或电量的时候，通过透平膨胀机和转子电机则可转化成稳定的电能和冷量，通过蓄电装置和制冰蓄冷装置分别存储供应到不同需求区域，提高了风能的利用效率。

作为优选：所述冷所述冷量生成系统还包括光伏蓄电组，所述光伏蓄电组的输出端与空气压缩机连接。采用以上结构，可以充分利用光能，并将其进行存储，提高清洁能源的利用率，保证装置的供给的能量，因为风力发电机一般白天处于谷值，而光伏蓄电白天处于峰值，这样可以刚好相互弥补，保证系统的正常运行。

作为优选：所述转子发电机的输出端经第二开关与空气压缩机连接。采用以上结构，当外部不需要电能供给只需冷量时，可将转子发电机产生的电能供给空气压缩机继续工作，为储气罐持续供气，而使透平膨胀机持续工作产生更多冷量，提高了压缩空气的利用效率，进一步提高原始能量的利用率。

作为优选：还包括稳压电源接驳口，所述转子发电机的输出端与稳压电源接驳口相连。采用以上结构，使转子发电机产生的电能可直接供给外部用电设备，提高电能的利用率。

作为优选：所述制冰蓄冷装置包括移动小车和制冰筒，所述移动小车上设有用于放置制冰筒的封闭腔室，该封闭腔室的侧壁设有开口，并配置有与其相适应的侧盖；

所述移动小车的一端设有用于与透平膨胀机的冷量输出端连接的连接管，该连接管与封闭腔室连通。

采用以上结构，方便制冰蓄冷装置灵活移动到不同需要的区域，满足冷量需求，并且也方便制冰筒的装取，从而提高制冰效率。

作为优选：所述制冰筒底部对称地设有竖直向下延伸的固定脚，移动小车对应固定脚的位置设有凹槽，且所述凹槽正对侧盖一侧延伸至开口处，所述固定脚嵌入凹槽中。采用以上结构，防止制冰筒在封闭腔室内滑动，影响移动小车的稳定性，且不妨碍制冰筒的放入。

作为优选：所述制冰筒的底部与封闭腔室底部之间留有间隙。采用以上结构，可增加制冰筒的与进入封闭腔室内的冷量的接触面积，从而提高制冰速率，提高冷量的利用率。

作为优选：所述移动小车远离连接管的一端设有排风扇，移动小车在对应排风扇的位置设有通风口，移动小车上设有电源接入口，排风扇与电源接入口电导通。采用以上方案，当需要直接使用制冰筒内存储的冷量时，可快速将内部的冷量通过排风扇带出，提高冷量供应速度，实现快速降温。

作为优选：所述移动小车在对应通风口的位置可拆卸地设有与通风口相适应的挡板。采用以上结构，在进行冷量存储的时候通过挡板将通风口挡住，防止冷量从通风口处散失，提高了冷量存储的效率即制冰速率。

作为优选：所述连接管为真空金属波纹管。采用以上结构，提高连接管的抗冻性能，防止透平膨胀机输出冷量过低，对连接管造成破坏，增加不稳定和不安全因素，提高了装置的可靠性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

采用本实用新型提供的清洁能源制冰蓄能系统，将持续利用风能和光伏能产生的电能转化为压缩空气进行存储，需要时再通过压缩空气供给透平膨胀机，产生稳定的输出电压以及大量冷量，再分别通过存储装置供给使用，提高了风能和光伏能利用效率，特别适合城市户外充电基站，环境温度过高时，还可对基站周围进行降温，具有极大的实用价值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为冷量储蓄装置与透平膨胀机连接结构示意图；

图3为冷量储蓄装置内部结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

参考图1至图3所示的清洁能源制冰蓄能系统，主要包括冷量生成系统、蓄电装置1和制冰蓄冷装置2，蓄电装置1和制冰蓄冷装置2与冷量生成生成系统可拆卸地连接。

如图1所示冷量生成系统主要包括风力发电机组3、空气压缩机4、储气罐5、透平膨胀机6、转子发电机7、光伏蓄电组8和稳压电源接驳口72，其中风力发电机组3和光伏蓄电组8的输出端均与空气压缩机4相连，即二者均可向空气压缩机4供电，使其工作进行空气压缩，为了实现大量压缩空气存储，本实施例中直接将空气压缩机4的压缩气体引出通过存入加大的储气罐5中，可以提高储气量，且空气压缩机4经管线与储气罐5靠近上部的位置连通，能更方便压缩空气进入储气罐5中。

储气罐5靠近下端的位置经第一两通阀50与透平膨胀机6连接，即第一两通阀50打开时，储气罐5的高压气体可进入透平膨胀机6内对其做功，使透平膨胀机6内部叶片发生转动，可以传递出转动动能，同时压缩空气对透平膨胀机6做功会吸热产生大量冷量。

本实施例中通过连轴器将透平膨胀机6的动能输出端与转子发电机7相连，这样透平膨胀机6内叶片在压缩空气作用下转动时，通过连轴可同时带动转子发电机7的转子转动，使其产生稳定电压，转子发电机7的输出端分成三条支线向外输电，第一条支线与稳压电源接驳口72连接，通过稳压电源接驳口72可持续向外部供给稳定电压，第二条支线经第一开关70可与蓄电装置1连通，即向蓄电装置1供电，实现稳压电量存储，不会伤害蓄电装置1；

第三条支线即其输出端通过第二开关71与空气压缩机5连接，即是说，当外部不需要供电时，也不需要蓄电时，闭合第二开关71，则转子发电机7产生电能可提供给空气压缩机5工作，从而可使空气压缩机5持续为储气罐中补充压缩空气，提高了压缩空气的利用率以及装置可靠性。

继续参考图1，可知透平膨胀机6的冷量输出端经过管线可与制冰蓄冷装置2连接，二者之间安装有第二两通阀60，透平膨胀机6工作时，打开第二两通阀60即可实现制冰蓄冷装置2蓄冷。

空气压缩机4的供电端设有第三开关40，即是不管是风力发电机组3、还是光伏蓄电组8，或者转子发电机7都受到第三开关40的限制，需要空气压缩机4停止工作时，断开第三开关40即可。

参考图1至图3，本实施例中制冰蓄冷装置2包括移动小车20和制冰筒21，如图所示，移动小车20底部设有轮子，方便快速移动，移动小车20内设有中空的封闭腔室200，移动小车20在对应封闭腔室200侧部的位置设有开口，并配置有与开口相适应的侧盖205，这样方便制冰筒21直接从侧边拖出来，减少取放劳动强度。

本实施例中制冰筒21为中空结构，且采用导热材料制成，其上端设有可打开的上盖，需要制冰时，在制冰筒21内装入水，然后再放入封闭腔室200中即可，为了确保制冰筒21在封闭腔室200内的稳定性，制冰筒21底部设有竖直向下延伸的固定脚210，而移动小车20对应固定脚210的位置设有凹槽，凹槽沿移动小车20的宽度方向设置，凹槽靠近侧盖205的一侧，正对侧盖205延伸，并贯穿开口处，即凹槽的一端敞口，这样当放入制冰筒21的时候，可使固定脚210嵌入凹槽中，从而防止制冰筒21在封闭腔室200内滑动，同时也不妨碍直接将制冰筒21从侧部开口处拉出；

设计时，固定脚210的长度大于凹槽的深度，这样当固定脚210嵌入凹槽后，制冰筒21的底部与封闭腔室200的底部之间还有存有间隙，这样使得制冰筒21主体部分基本都处于悬空状态，能与进入封闭腔室200内的冷量接触，则制冰筒21内的水各方向受到冰冻程度能基本保持一致，从而提高制冰效率，加快冷量存储。

移动小车20的一端设有连接管201，连接管201的一端与封闭腔室200连通，另一端可以经第二两通阀60与透平膨胀机6的冷量输出端连接，从而可使透平膨胀机6的冷量进入封闭腔室200内部；

本实施例中为了增架连接管201的使用寿命，连接管20采用真空金属波纹管，透平膨胀机6的冷量输出端采用金属硬管，其上安装有第二两通阀60，连接管201可通过油壬接头与透平膨胀机6的冷量输出管连接，因为连接管201具有一定的形变能量，方便二者连接安装，减少安装碰撞伤害，同时可以保证其抗冻承受能力，不至于在透平膨胀机6的冷量作用下，发生脆变，相对延长了装置的使用寿命，保证其性能稳定性。

移动小车20在封闭腔室200靠近前端的位置(远离连接管201的一端)设有排风扇202，而移动小车20上靠近排风扇202的一端在相应的位置设有排风口，移动小车20上设有与排风扇202相连的电源接入口203，则向电源接入口203供电，即可使排风扇202工作，然后将制冰筒21所存储的冷量吸出，直接满足外部降温需求。

而为了防止制冰筒21在制冰过程中，冷量因为空间开阔发生散失，故在通风口的位置设有与其相适应的挡板204，挡板204采用从上方插入式的结构。

参考图1至图3，冷量生成系统安装在户外风能或光能相对充足的地方，闭合第二开关40，通过二者产生的电能对空气压缩机4做功，将不稳定的电能转化成压缩空气存储在储气罐5中；

而后当需要稳压供电或需要冷源时，连接管201与透平膨胀机6的冷量输出端连接好，并用挡板204封住移动小车20的通风口，打开第二两通阀60，然后打开第一两通阀50，使储气罐5中的压缩空气对透平膨胀机6做功，透平膨胀机6内叶片转动带动转子发电机7转动发电，其产生的稳定电压则可通过稳压电源接驳口72供电，外部用电设备直接连接到稳压电源接驳口72即可，如无用电设备，则可闭合第一开关70，使转子发电机7产生电量进入蓄电装置1中存储下来，以便后续利用，如果外部没有用电设备，而蓄电装置1也充满之后，则可闭合第二开关71，使其与空气压缩机4电路连通，可对其供电，使空气压缩机4可为储气罐5中持续补充压缩空气，提高原始能量的利用效率。

透平膨胀机6工作产生的冷量通过连接管201则可进入封闭腔室200中对制冰筒21内的水发生冷冻作用，水受冻变成冰，从而实现冷量的存储。

当制冰筒21制冰蓄冷完成之后，则可断开连接管201，将制冰蓄冷装置2移动到不同需要的地方，使用时，将挡板204取出，并将电源接入口203与电源连通，使排风扇202工作，在温差及风流作用下，制冰筒21内的冰开始溶解，从而吸热将冷量散出，并通过排风扇202供应到更大的区域，实现快速降温，同样也可直接将制冰筒201取出，或将制冰筒201内的冰块取出应用到更多的场合。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种清洁能源制冰蓄能系统，其特征在于：包括冷量生成系统、蓄电装置(1)和制冰蓄冷装置(2)，所述冷量生成系统包括风力发电机组(3)、空气压缩机(4)、储气罐(5)、透平膨胀机(6)和转子发电机(7)；

所述风力发电机组(3)的输出端与空气压缩机(4)连接，空气压缩机(4)的排气口与储气罐(5)连通，储气罐(5)经第一两通阀(50)与透平膨胀机(6)的进气口连通，透平膨胀机(6)的动力输出端与转子发电机(7)相连；

所述转子发电机(7)的输出端经第一开关(70)与蓄电装置(1)可拆卸地连接，透平膨胀机(6)的冷量输出端经第二两通阀(60)与制冰蓄冷装置(2)可拆卸地连接。

2.根据权利要求1所述的清洁能源制冰蓄能系统，其特征在于：所述冷量生成系统还包括光伏蓄电组(8)，所述光伏蓄电组(8)的输出端与空气压缩机(4)连接。

3.根据权利要求1所述的清洁能源制冰蓄能系统，其特征在于：所述转子发电机(7)的输出端经第二开关(71)与空气压缩机(4)连接。

4.根据权利要求1所述的清洁能源制冰蓄能系统，其特征在于：还包括稳压电源接驳口(72)，所述转子发电机(7)的输出端与稳压电源接驳口(72)相连。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的清洁能源制冰蓄能系统，其特征在于：所述制冰蓄冷装置(2)包括移动小车(20)和制冰筒(21)，所述移动小车(20)上设有用于放置制冰筒(21)的封闭腔室(200)，该封闭腔室(200)的侧壁设有开口，并配置有与其相适应的侧盖(205)；

所述移动小车(20)的一端设有用于与透平膨胀机(6)的冷量输出端连接的连接管(201)，该连接管(201)与封闭腔室(200)连通。

6.根据权利要求5所述的清洁能源制冰蓄能系统，其特征在于：所述制冰筒(21)底部对称地设有竖直向下延伸的固定脚(210)，移动小车(20)对应固定脚(210)的位置设有凹槽，且所述凹槽正对侧盖(205)一侧延伸至开口处，所述固定脚(210)嵌入凹槽中。

7.根据权利要求6所述的清洁能源制冰蓄能系统，其特征在于：所述制冰筒(21)的底部与封闭腔室(200)底部之间留有间隙。

8.根据权利要求5所述的清洁能源制冰蓄能系统，其特征在于：所述移动小车(20)远离连接管(201)的一端设有排风扇(202)，移动小车(20)在对应排风扇(202)的位置设有通风口，移动小车(20)上设有电源接入口(203)，排风扇(202)与电源接入口(203)电导通。

9.根据权利要求8所述的清洁能源制冰蓄能系统，其特征在于：所述移动小车(20)在对应通风口的位置可拆卸地设有与通风口相适应的挡板(204)。

10.根据权利要求5所述的清洁能源制冰蓄能系统，其特征在于：所述连接管(201)为真空金属波纹管。