CN214944448U - 一种压缩空气释能发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压缩空气释能发电系统，主要包括输入压缩空气的高压气源、阀门开关、第一压力容器、第二压力容器、汽轮发电机组、和水力发电机组；由阀门开关、压力容器组成把气体压力流体转为液体压力流体输出装置。该装置与高压气源联通，以使得将气压能转换为液位势能，使得通过水力发电机组转动产生电能。在系统工作开始时压力容器中有一个内储存有液体，另一个是无压力空气并通过阀门开关与大气连通。在放气输出管路上还设置有汽轮发电机组，以使得通过余压气体驱动该汽轮发电机组工作产生电能，以提高压缩气体内能利用率。

Description

一种压缩空气释能发电系统

技术领域

本实用新型涉及发电技术领域，具体涉及一种压缩空气释能发电系统。

背景技术

传统压缩空气储能系统是基于燃气轮机技术开发的储能系统。在用电低谷，将空气压缩并存于储气室中，使电能转化为空气内能存储起来；在用电高峰，高压空气从储气室释放，进入燃烧室同燃料一起燃烧，然后驱动透平发电。目前已在德国(Huntorf 290兆瓦)和美国(McIntosh110兆瓦)得到了商业应用。但是传统压缩空气储能系统存在三个主要技术瓶颈，一是依赖天然气等化石燃料提供热源；二是需要依赖大型储气洞穴，如岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等；三是系统效率较低，Huntorf和McIntosh电站效率分别为42％和54％。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种压缩空气释能发电系统，以提高有压气体内能的利用率，提高其系统效率。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种压缩空气释能发电系统，具有输入压缩空气的高压气源；

释能装置，用于将高压气体压力能转化为液体压差能输出，所述高压气源与至少一个单元的释能装置关联；

所述释能装置包括至少两个压力容器，每两压力容器相互连通，在该连通的管路上设置有水力发电机组，以使得通过液体驱动该水力发电机组转动产生电能；在每一压力容器上均连通有高压气体输入管路和放气输出管路，所述高压气体输入管路分别与所述高压气源连通，在所述高压气体输入管路和高压气体输出管路上设置有阀门开关，所述放气输出管上也设置有阀门开关，在仅有一个单元的释能装置时该放气输出管路连通大气，并在输出管路上设置有汽轮发电机组，以使得通过余压气体驱动该汽轮发电机组工作产生电能。

优选地，每一压力容器顶部设置有压力传感器C1，在其底部设置有液位传感器C2。

优选地，所述释能装置有若干单元，每上一级的所述放气输出管路与下一级的所述高压输入管路连通，以形成串联的单位组串的释能发电系统。

优选地，所述释能装置有若干单组串，若干组所述高压气体输入管路与所述高压气源连通，形成串并联的高效的释能发电系统。

优选地，所述阀门开关为电控阀门开关或者气动阀门开关。

本实用新型的有益效果体现在：本实用新型通过将高压气体的气压通过一释能装置，使得气压能转换为液体压差能(液位势能)，且通过多个释能装置的串联/并联，进一步地提升了该系统的效率，使得压缩气体内能得到充分的利用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型一实施例提供的基本单元发电系统的结构框图；

图2为将图1简画的基本单元发电系统的结构框图；

图3为本实用新型中串并联后的结构框图。

附图中，高压气源P1、第一压力容器1、第二压力容器2、水力发电机组3、汽轮发电机组4。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1和图2所示，图中的透平机组为采用水轮机驱动和汽轮机驱动电机发电的统称实施例，其中通过液力驱动的为水力发电机组3，通过汽轮驱动的为汽轮发电机组4，本实用新型的实施例为：一种压缩空气释能发电系统，包括具有输入压缩空气的高压气源P1，高压气源P1输出端口上设置有一总的电控阀门开关为K1；所述高压气源P1与一个单元释能装置关联，形成一个单位的发电单元；

所述释能装置包括两个压力容器，即第一压力容器1和第二压力容器2，两压力容器相互连通，其中连通结构为：在第一压力容器1的底端连接第一连通管，该第一连通管连接到第二压力容器2的顶端，对应的在第一压力容器1的顶端连接有第二连通管，该第二连通管连接到第二压力容器2的底端，为了防止串流还分别在第一连通管和第二连通管上分别设置有单向阀，这样通过连个管子达到相互连通的目的，为了简便表示画作如图2所示的简化方式；分别在该连通管的通路上设置有水力发电机组3，其中水力发电机组3具体结构为现有结构，以使得通过水力发电机组3转动产生电能；每一压力容器上均连通有高压气体输入管路和放气输出管路，所述高压气体输入管路分别与所述高压气源P1连通，放气输出管路与大气连通，在所述高压气体输入管路和高压气体输出管路上分别设置有电控阀门开关K2和K2′，所述的放气输出管路与大气连通并设置有电控阀门K3、K3′,所述的放气输出管路上还设置有汽轮发电机组4，以使得通过余压气体驱动该汽轮发电机组4工作产生电能。

上述实施例在实际使用时，可以通过将水力发电机组3和汽轮发电机组4的输出轴设置到统一的输出轴上进行发电，简化装置的结构，使得整个装置结构更加紧凑，提高其适用性。

上述实施例的阀门闭合过程为：开始时，手动打开K1，系统进入待机状态，手动(或者自动)给系统启动信号，打开K2、K3′，在K2打开后压缩空气给第一压力容器1充气膨胀排出液体工质，液体工质通过管道经过水力发电机组3进入第二压力容器2，液体流过水力发电机组3时，驱动发电机组发电输出；当第一压力容器1液位传感器C2检测无液体后关闭K2、K3′，再打开K3，打开K3时余压气体驱动汽轮发电机组4转动发电。余压降到设定值时(即通过在C1上设定一阀值)再打开K2′，在K2′打开后压缩空气给第二压力容器2充气膨胀排出液体工质，液体工质通过管道经过水力发电机组3进入第一压力容器1，液体流过水力发电机组3时，驱动发电机组发电输出，当第二压力容器2液位传感器C2检测无液体后关闭K2′、K3，再打开K3′，打开K3′时余压气体驱动汽轮发电机组4转动发电，余压降到设定值时(即通过在C1上设定一阀值)再打开K2、K3′，如此周而复始循环工作。打开K3、K3′时余压气体驱动汽轮发电机组4转动发电，从而提高压缩气体内能利用率。

如图3所示，其中图中的透平机组为采用水轮机驱动和汽轮机驱动电机发电的统称实施例，作为优选地，将上述实施例中的所述释能装置设置为两个组串，并将连个组串并联形成发电系统，其中串联时每上一级的释能装置所述放气输出管路与下一级的释能装置所述高压输入管连通，最末级释能装置的放气输出管路与大气连通形成排空通路，并在该排空通路上设置一汽轮发电机组4转动发电。并联时，将两组串所述释能装置中的四个高压气体输入管分别与所述高压气源P1连通，通过串并联的方式使得整个发电系统更高效和更大功率输出。

上述串并联实施例中的阀门工作过程为：第一组串：开始时，手动打开K1，系统进入待机状态，手动(或者自动)给系统启动信号，打开K2、K3′、K4′，压缩空气给第一压力容器1充气膨胀排出液体工质，液体工质通过管道经过水力发电机组3进入压力容器3，液体流过水力发电机组3时，驱动发电机组发电输出；当第一压力容器1液位传感器C2检测无液体后关闭K2、K3′。再打开K3，压缩空气给第二压力容器2充气膨胀排出液体工质，液体工质通过管道经过水力发电机组3进入压力容器4，液体流过水力发电机组3时，驱动发电机组发电输出；当第二压力容器2液位传感器C2检测无液体后关闭K4′，再打开K4排空气体，余压气体驱动汽轮发电机组4发电输出。余压降到设定值时(即通过在C1上设定一阀值)再打开K2′、K3，压缩空气给压力容器3充气膨胀排出液体工质，液体工质通过管道经过水力发电机组3进入第一压力容器1，液体流过水力发电机组3时，驱动发电机组发电输出；当压力容器3液位传感器C2检测无液体后关闭K2′、K3。再打开K3′，压缩空气给压力容器4充气膨胀排出液体工质，液体工质通过管道经过水力发电机组3进入第二压力容器2，液体流过水力发电机组3时，驱动发电机组发电输出；当压力容器4液位传感器C2检测无液体后关闭K4。再打开K4′排空气体，余压气体驱动汽轮发电机组4发电输出。余压降到设定值时(即通过在C1上设定一阀值)再打开K2、K3′、K4′，如此周而复始循环工作。

其中图3中的释能装置的图为简化图，本领域技术人员可通过图1推理出具体连接图，亦属于本实用新型保护范围，故在此不再赘述。

以上实施例中水力发电机组3以及汽轮发电机组4可设置为同一输出轴，通过该同一输出轴转动发电，使得整个装置结构更加紧凑。结合上述实施例可以看出若干的释能装置可以采用并联和/或串联结合的方式达到高效发电的目的，使得本实用新型在具体实施上更加灵活，适用性更强。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.一种压缩空气释能发电系统，其特征在于，包括：

具有输入压缩空气的高压气源；

释能装置，用于将高压气体压力能转化为液体压差能输出，所述高压气源与至少一个单元的释能装置关联；

所述释能装置包括至少两个压力容器，每两压力容器相互有管路连通，在该连通的管路上设置有水力发电机组，以使得通过液体驱动该水力发电机组转动产生电能；在每一压力容器上均连通有高压气体输入管路和放气输出管路，所述高压气体输入管路分别与所述高压气源连通，在所述高压气体输入管路和高压气体输出管路上分别设置有阀门开关，所述放气输出管路上设置有阀门开关，在仅有一个单元的释能装置时该放气输出管路连通大气；所述放气输出管路上还设置有汽轮发电机组，以使得通过余压气体驱动该汽轮发电机组工作产生电能。

2.根据权利要求1所述的一种压缩空气释能发电系统，其特征在于：每一压力容器顶部设置有压力传感器，在其底部设置有液位传感器。

3.根据权利要求1所述的一种压缩空气释能发电系统，其特征在于：所述释能装置有若干单元，每上一级的所述放气输出管路与下一级的所述高压气体输入管路连通，以形成串联的单位组串的释能发电系统。

4.根据权利要求3所述的一种压缩空气释能发电系统，其特征在于：所述释能装置有若干所述组串，每一组串中初始的所述高压气体输入管路与所述高压气源连通。

5.根据权利要求1所述的一种压缩空气释能发电系统，其特征在于：所述阀门开关为电控阀门开关或者气动阀门开关。

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