CN219893024U - 气水共用仓用蓄放水结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气水共用仓用蓄放水结构，包括高位水池和循环水泵，高位水池中具有水池水位传感器；气水共用仓连接有空气压缩机；气水共用仓连接有与环境相通的环境电磁阀；高位水池通过通水总管与气水共用仓底部相连接，通水总管上设有第一通水电磁阀；第一通水电磁阀连接有电控装置，电控装置连接环境电磁阀、水池水位传感器和循环水泵；气水共用仓内设有气仓水位传感器和气压传感器；循环水泵的出水管与第一通水电磁阀上方的通水总管相通，出水管上设有出水电磁阀；循环水泵的进水管与气水共用仓相连接，进水管上设有进水电磁阀；地面上方的通水总管上设有第二通水电磁阀。本实用新型能够避免空气压缩机在接近其极限增压能力时工作导致储能能效大幅降低。

Description

气水共用仓用蓄放水结构

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域。

背景技术

光伏和风电具有间歇性、波动性、不确定性以及非周期性等特点，给电力系统安全运行和可靠供应带来了巨大的挑战。为从根本上解决问题，只有发展电能大规模储存技术。

储能技术可将具有不稳定特点的间歇能源转化成稳定、可控的优质能源，在电网需要时对外输出稳定的电能。目前，在诸多储能方式中，已工业化应用的大规模储能技术仅有抽水蓄能技术和压缩空气储能技术。

压缩空气储能系统通过膨胀机驱动发电机发电，体积较小，不需要高位水池配合，整体布置起来较为简单，成本相对于抽水蓄能系统较低。压缩空气储能系统内部换热环节多，且在工作过程中，不可避免的会存在压力降低、变工况运行、不可逆损失大等问题，大大降低了系统的发电效率。

在压缩空气的压力接近空气压缩机的极限能力（所能实现的最大气体压力）时，通过空气压缩机提高空气压力以储能的性价比将会大幅降低，空气压缩机消耗的功率将会远大于储存在高压气体中的能量。即便未接近空气压缩机的极限能力（所能实现的最大气体压力），空气压缩机也具有压力越高，能效越低的特点。

本实用新型的设计思路，是利用包括小型高位水池的蓄放水结构，在气仓压力接近空气压缩机的极限能力时，由蓄放水结构增加气仓压力，避免空气压缩机在接近其极限能力（所能实现的最大气体压力）时工作导致储能的能效大幅降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种气水共用仓用蓄放水结构，利用蓄放水结构避免空气压缩机在接近其极限能力时工作导致储能的能效大幅降低。

为实现上述目的，本实用新型的气水共用仓用蓄放水结构包括高位水池和循环水泵，气水共用仓位于高位水池下方，高位水池具有水池死水位和水池限高水位，高位水池中具有水池水位传感器；气水共用仓连接有空气压缩机；气水共用仓顶端连接有与环境空气相通的环境电磁阀；

高位水池通过通水总管与气水共用仓底部相连接，通水总管上设有第一通水电磁阀；第一通水电磁阀与气水共用仓的中部位于同一水平高度；

第一通水电磁阀连接有电控装置，电控装置连接所述环境电磁阀、水池水位传感器和循环水泵；

气水共用仓内具有气仓死水位和气仓限高水位，气水共用仓内设有气仓水位传感器和气压传感器；

所述循环水泵的出水管与第一通水电磁阀上方的通水总管相通，且出水管上设有出水电磁阀；循环水泵的进水管与气仓死水位下方的气水共用仓相连接，且进水管上设有进水电磁阀；

气水共用仓设在地面下方，地面上方的通水总管上设有第二通水电磁阀，气仓水位传感器、气压传感器、第二通水电磁阀、进水电磁阀和出水电磁阀均与所述电控装置相连接。

A容积与B容积相同，A容积是气仓死水位和气仓限高水位之间的气水共用仓的容积，B容积是水池死水位和水池限高水位之间的高位水池的容积；

水池死水位下方的高位水池连接有补水管，补水管伸入水源并与水源中的潜水泵相连接；补水管上设有补水电磁阀，补水电磁阀和潜水泵与电控装置相连接。

高位水池于水池限高水位处连接有溢流管。

本实用新型具有如下的优点：

蓄放水机构结构简单，利用循环水泵5提升水储能，这部分水在下落过程中对气水共用仓1起到增压作用，利用了循环水泵5相比空气压缩机6在压力较高时能效更高的优点，能够避免空气压缩机在接近其极限能力（所能实现的最大气体压力）时工作导致储能的能效大幅降低。

A容积与B容积相同，使得高位水池2蓄水时气水共用仓1内的水位降至气仓死水位58的同时，高位水池2的水位恰好达到水池限高水位52；高位水池2放水时，高位水池2的水位落至水池死水位51时，气水共用仓1内的水位恰好达到气仓限高水位59。采用本实用新型的结构，在地形允许的条件下可以设置任意大小的高位水池2及匹配的气水共用仓1，储存并利用不同量的水重力势能，系统规模和布置十分灵活。

结合水池水位传感器53，潜水泵73和补水管72能够保证高位水池2中具有合适的水位。溢流管23能够防止高位水池2中的水位过高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的电控结构示意图。

实施方式

如图1和图2所示，本实用新型的气水共用仓用蓄放水结构，包括高位水池2和循环水泵5，气水共用仓1位于高位水池2下方，高位水池2具有水池死水位51和水池限高水位52，高位水池2中具有水池水位传感器53；气水共用仓连接有空气压缩机6；气水共用仓1顶端连接有与环境空气相通的环境电磁阀14；

高位水池2通过通水总管4与气水共用仓1底部相连接并用于在气水共用仓1内的压力超过预定值P1后提高气水共用仓1内的气压，通水总管4上设有第一通水电磁阀18；第一通水电磁阀18与气水共用仓1的中部位于同一水平高度；高位水池2中的水位位于水池限高水位52时第一通水电磁阀18和气水共用仓1处的水压为P0；P1＜P0；预定值P1的意义是：空气压缩机6的输出压力达到或超过P1后其能效显著降低，即P1是接近特定型号的空气压缩机6的极限压力值，由设计人员根据具体型号的空气压缩机6的特性而定。

第一通水电磁阀18连接有电控装置55，电控装置55连接所述环境电磁阀14、水池水位传感器53和循环水泵5；

气水共用仓1内具有气仓死水位58和气仓限高水位59，气水共用仓1内设有气仓水位传感器60和气压传感器61；

所述循环水泵5的出水管与第一通水电磁阀18上方的通水总管4相通，且出水管上设有出水电磁阀20；循环水泵5的进水管与气仓死水位58下方的气水共用仓1相连接，且进水管上设有进水电磁阀19；

气水共用仓1设在地面62下方，地面62上方的通水总管4上设有第二通水电磁阀21，气仓水位传感器60、气压传感器61、第二通水电磁阀21、进水电磁阀19和出水电磁阀20均与所述电控装置55相连接。

蓄放水机构结构简单，利用循环水泵5提升水储能，这部分水在下落过程中对气水共用仓1起到增压作用，利用了循环水泵5相比空气压缩机6在压力较高时能效更高的优点，能够避免空气压缩机6在接近其极限能力（所能实现的最大气体压力）时工作导致储能的能效大幅降低。

A容积与B容积相同，A容积是气仓死水位58和气仓限高水位59之间的气水共用仓1的容积，B容积是水池死水位51和水池限高水位52之间的高位水池2的容积；

A容积与B容积相同，使得高位水池2蓄水时气水共用仓1内的水位降至气仓死水位58的同时，高位水池2的水位恰好达到水池限高水位52；高位水池2放水时，高位水池2的水位落至水池死水位51时，气水共用仓1内的水位恰好达到气仓限高水位59。采用本实用新型的结构，在地形允许的条件下可以设置任意大小的高位水池2及匹配的气水共用仓1，储存并利用不同量的水重力势能，系统规模和布置十分灵活。

水池死水位51下方的高位水池2连接有补水管72，补水管72伸入水源24（水源24为补水井或备用水池）并与水源24中的潜水泵73相连接；补水管72上设有补水电磁阀22，补水电磁阀22和潜水泵73与电控装置55相连接。 结合水池水位传感器53，潜水泵73和补水管72能够保证高位水池2中具有合适的水位。

高位水池2于水池限高水位52处连接有溢流管23。溢流管23能够防止高位水池2中的水位过高。

在夜间低谷电价时段进行蓄水储能。电控装置55优选连接有显示屏54。

通过电控装置55关闭第一通水电磁阀18，打开进水电磁阀19、出水电磁阀20、第二通水电磁阀21和循环水泵5，将气水共用仓1中的水送入高位水池2中；

气水共用仓1中的水位下降至气仓死水位58时，通过电控装置55 关闭循环水泵5、第二通水电磁阀21、第一通水电磁阀18、出水电磁阀20和进水电磁阀19，此时高位水池2中的水位恰好达到水池限高水位52（如果运行中水分蒸发散失，此时未达到水池限高水位52，则通过电控装置55打开潜水泵73和补水电磁阀22，将高位水池2中的水位补充到水池限高水位52），完成蓄水储能；

在循环水泵5工作的过程中，气水共用仓1内的压力降低至1个标准大气压时，通过电控装置55打开环境电磁阀14，保证气水共用仓1内的压力与大气压持平。

其中，电控装置55可以根据传感器（包括但不限于气仓水位传感器60、气压传感器61）的电平信号进行控制动作，也可以根据工作人员的手动控制进行控制动作。

蓄水储能之后，同样在夜间低谷电价时段进行压气储能。关闭环境电磁阀14，使用空气压缩机6通过注气管91提高气水共用仓内的气压，注气管91上优选设有止回阀92；当气水共用仓内的压力接近空气压缩机6的极限压力之前就关闭空气压缩机6。

气水共用仓1连接有放气管路93，放能时打开放气管路93上的放气阀门94对外做功，释放能量（如驱动发电机发电）。放能前，先打开第一通水电磁阀18和第二通水电磁阀21，使高位水池2中的水压向下通过通水总管4传导到气水共用仓1，使气水共用仓1中的气压达到或超过空气压缩机6所能达到的极限压力，此时再打开放气管路93上的放气阀门94对外放气做功。

以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.气水共用仓用蓄放水结构，包括高位水池和循环水泵，其特征在于：气水共用仓位于高位水池下方，高位水池具有水池死水位和水池限高水位，高位水池中具有水池水位传感器；气水共用仓连接有空气压缩机；气水共用仓顶端连接有与环境空气相通的环境电磁阀；

高位水池通过通水总管与气水共用仓底部相连接，通水总管上设有第一通水电磁阀；第一通水电磁阀与气水共用仓的中部位于同一水平高度；

第一通水电磁阀连接有电控装置，电控装置连接所述环境电磁阀、水池水位传感器和循环水泵；

气水共用仓内具有气仓死水位和气仓限高水位，气水共用仓内设有气仓水位传感器和气压传感器；

所述循环水泵的出水管与第一通水电磁阀上方的通水总管相通，且出水管上设有出水电磁阀；循环水泵的进水管与气仓死水位下方的气水共用仓相连接，且进水管上设有进水电磁阀；

气水共用仓设在地面下方，地面上方的通水总管上设有第二通水电磁阀，气仓水位传感器、气压传感器、第二通水电磁阀、进水电磁阀和出水电磁阀均与所述电控装置相连接。

2.根据权利要求1所述的气水共用仓用蓄放水结构，其特征在于：A容积与B容积相同，A容积是气仓死水位和气仓限高水位之间的气水共用仓的容积，B容积是水池死水位和水池限高水位之间的高位水池的容积。

3.根据权利要求1所述的气水共用仓用蓄放水结构，其特征在于：水池死水位下方的高位水池连接有补水管，补水管伸入水源并与水源中的潜水泵相连接；补水管上设有补水电磁阀，补水电磁阀和潜水泵与电控装置相连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的气水共用仓用蓄放水结构，其特征在于：高位水池于水池限高水位处连接有溢流管。