CN221032921U - 一种海洋蓄能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海洋蓄能系统，其水面平台内搭载压缩空气蓄能子系统，水面平台下方的水底布置水轮发电子系统，压缩空气蓄能子系统包括压缩空气设施、透平发电设施，水轮发电子系统包括储能舱、水轮发电机舱，储能舱上设置空气排空口、高压空气入口、高压空气出口及进出水口，水轮发电机舱内布置水轮发电机，水轮发电机入水口与水源连通，水轮发电机出水口连通储能舱进出水口，且空气排空口经第一阀门连通水面浮子，高压空气入口经第二阀门连通压缩空气设施出气口，同时高压空气出口经第三阀门连接透平发电设施的进气口。本实用新型结合了水能发电及压缩空气能发电，且储能舱能存储重力势能和空气势能。

Description

一种海洋蓄能系统

技术领域

本实用新型涉及海洋蓄能系统。

背景技术

陆地已经被人类开发，未来人类发展将走向太空和海洋，相对于太空，海洋离人类更近，人类在开发海洋方面已经有了很多成就，比如围海造陆、滩涂利用、海洋养殖、跨海架桥、海洋资源开发等，现在海洋能开发利用，如海上风能、太阳能利用等都是现阶段科学研究的重要领域，未来随着科学技术的发展，海洋将为人类提供巨大的清洁能源。

海上风能及太阳能都存在间歇性，并网发电后会对电网造成冲击，因此需要配备蓄能设施，以提高其供电质量。

公开号为WO2021/207588A1的PCT申请公开了一种水底抽水蓄能技术，其利用水泵将储能舱中的水排出，仅存储了重力势能，且其采用的半球型储水舱成本高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有水底电源侧蓄能系统只能储存重力势能的不足，本实用新型提供一种能结合水能发电及压缩空气能发电，并能存储重力势能及空气势能的海洋蓄能系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种海洋蓄能系统，包括水面平台，所述水面平台内搭载压缩空气蓄能子系统，所述水面平台下方的水底布置水轮发电子系统，所述压缩空气蓄能子系统包括压缩空气设施、透平发电设施，所述水轮发电子系统包括储能舱、水轮发电机舱，所述储能舱上设置空气排空口、高压空气入口、高压空气出口及进出水口，所述水轮发电机舱内布置水轮发电机，所述水轮发电机的入水口与水源连通，所述水轮发电机的出水口连通所述储能舱的进水口，且所述空气排空口经第一管道及第一阀门连通水面浮子，所述高压空气入口经第二管道及第二阀门连通所述压缩空气设施的出气口，同时所述高压空气出口经第三管道及第三阀门连接所述透平发电设施的进气口。

本实用新型通过水轮发电机可实现水能发电，通过透平发电设施可实现压缩空气能发电，在发电过程中通过压缩空气设施产生压缩空气将储能舱中水排除，在排水过程中，压缩空气在水压的作用下，可以达到更高的压力，故本实用新型储能舱不仅能存储重力势能，还存储了更多的空气势能。

优选地，所述水面平台为浮潜式平台。水面平台正常工作时漂浮于水面，遇到恶劣水况可下潜至一定深度，规避灾害性海浪的冲击，

优选地，所述水轮发电机舱上设置所述水轮发电机的入水口，所述入水口设置拦污栅，以避免杂物进入水轮发电机，影响水轮发电机的动作。

优选地，所述水轮发电机的进水管上设置第四阀门，所述水轮发电机的出水管上设置第五阀门，以便对水轮发电机的工作状态进行控制。

优选地，所述储能舱分为多节，各节之间首尾嵌套连接成环形，使结构稳定性很好。

优选地，所述水轮发电机的输出电缆经第二配电设施、第一配电设施连接电网。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型储能系统结合了水能发电及压缩空气储能发电两种技术，且两者共用储能舱，降低了储能系统的总体投资。

2、本实用新型通过压缩空气设施产生压缩空气将储能舱中水排除，在排水过程中，压缩空气在水压的作用下，可以达到更高的压力，故本实用新型储能舱不仅能存储重力势能，还存储了更多的空气势能。

3、一般抽水蓄能系统一般需配备水泵-水轮发电机，但本实用新型结合了抽水蓄能及压缩空气储能技术，仅需配备水轮发电机就可实现发电，储能工况则利用高压空气排水，简化了系统，可节省总体投资、简化运维方式及节省运营成本。

4、本实用新型在海底利用压缩空气蓄能发电，在同样容积下利用水压可以存储更多压缩空气，比常规压缩空气储能设施成本更低。

5、本实用新型压缩空气储能子系统搭载在浮潜式漂浮平台上，可以规避恶劣海况。

6、本实用新型储能舱分为多节，各节之间首尾嵌套相连后搭建成整体储能库，不仅整体结构稳定性很好，而且相对WO2021/207588A1采用的半球形储水舱的制备成本更低。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本实用新型海洋储能系统的正面结构示意图。

图2为本实用新型海洋储能系统的水面平台内部平面结构示意图。

图3为本实用新型水轮发电子系统平面示意图。

图4为本实用新型海洋储能系统的系统原理图。

图5为储能舱组装图。

图6为储能舱平面图。

图中：1-水面平台、2-压缩空气设施、3-透平发电设施、4-第一控制设施、5-第一配电设施、6-第一辅助设施、7-储能舱、8-水轮发电机舱、9-拦污栅、10-进水管、11-第四阀门、12-水轮发电机、13-第五阀门、14-第二控制设施、15-第二配电设施、16-第二辅助设施、17-第一管道、18-第一阀门、19-第二阀门、20-第三阀门、21-第三管道、22-水面浮子、23-第二管道。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“垂直”“水平”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”“第二”“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1－图4，本实用新型海洋储能系统一实施例包括压缩空气蓄能子系统和水轮发电子系统。

压缩空气蓄能子系统搭载于水面平台1内部。水面平台1优选采用浮潜式平台，正常工作时漂浮于海面，遇到恶劣海况可下潜至一定深度，规避灾害性海浪的冲击。浮潜式平台为现有技术，比如可采用CN115973350A中公开的浮潜式平台。压缩空气蓄能系统为成熟技术，本实用新型中只涉及对其的应用。本实用新型中，压缩空气蓄能子系统简化为压缩空气设施2、透平发电设施3、第一控制设施4、第一配电设施5、第一辅助设施6及相关电缆(图中未列)等，其各个部分及各个部分的连接都为成熟技术。

水轮发电子系统布置于水面平台1下方的水底，包括储能舱7及水轮发电机舱8。水轮发电机舱8内布置了水轮发电设施。水轮发电系统为成熟技术，故本实用新型中将水轮发电设施简化为拦污栅9、进水管10、第四阀门11、水轮发电机12、第五阀门13、第二控制设施14、第二配电设施15、第二辅助设施16及相关连接电缆(图中未列)等，其各个部分及各个部分的连接都为成熟技术。所述储能舱7上设置空气排空口、高压空气入口、高压空气出口及进出水口。所述水轮发电机舱8上设置所述水轮发电机12的入水口，所述入水口设置拦污栅9。所述水轮发电机12的进水管10上设置第四阀门11，所述水轮发电机12的出水管上设置第五阀门13。

所述水轮发电机12的入水口与海水连通，所述水轮发电机12的出水口连通所述储能舱7的进出水口(储能舱7的进出水口在发电工况下为进水口，在储能工况下则为排水口)，，储能舱7的空气排空口经第一管道17及第一阀门18连通水面浮子22排空，所述高压空气入口经第二管道23及第二阀门19连通所述压缩空气设施2的出气口，同时所述高压空气出口经第三管道21及第三阀门20连接所述透平发电设施3的进气口。所述水轮发电机12的输出电缆依次经第二配电设施15、水面平台1内的第一配电设施5连接电网。

如图5、图6所示，所述储能舱7分为多节，各节之间首尾嵌套连接成环形。

本实用新型海洋储能系统工作分为3种工况。

工况1，此时储能舱7内为常压空气，第一阀门18处于开启状态，打开第四阀门11及第五阀门13，水轮发电机舱8外部水和储能舱7存在水位差，水通过拦污栅9、进水管10、第四阀门11、水轮发电机12及第五阀门13进入储能舱7，在此过程中，海水带动水轮发电机12发电，发出的电通过输出电缆、第二配电设施15、水面平台1内第一配电设施5送出至电网，海水流入储能舱7内，并将储能舱7内空气通过第一管道17、第一阀门18及水面浮子22排出，待储能舱7内蓄满水后，系统进入工况2。

工况2，此时储能舱7内蓄满水，关闭第一阀门18，打开第二阀门19，水面平台1中压缩空气设施2将高压空气通过第二管道23注入储能舱7，将储能舱7中的水排出，待水全部排出后，关闭第四阀门11、水轮发电机12及第五阀门13，储能舱7中充满高压空气，系统进入工况3。

工况3，此时储能舱7内充满高压空气，关闭压缩空气设施2及第二阀门19，此时第一阀门18仍处于关闭状态，打开水面平台1中的透平发电设施3的第三阀门20，储能舱7中压缩空气通过第三管道21带动透平发电设施3发电后排出水面平台1外，压缩空气的压力下降，最终降压为常压空气，此时系统回归至工况1。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方案，但本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种海洋蓄能系统，包括水面平台(1)，其特征在于：所述水面平台内搭载压缩空气蓄能子系统，所述水面平台下方的水底布置水轮发电子系统，所述压缩空气蓄能子系统包括压缩空气设施(2)、透平发电设施(3)，所述水轮发电子系统包括储能舱(7)、水轮发电机舱(8)，所述储能舱上设置空气排空口、高压空气入口、高压空气出口及进出水口，所述水轮发电机舱内布置水轮发电机(12)，所述水轮发电机的入水口与水源连通，所述水轮发电机的出水口连通所述储能舱的进出水口，且所述空气排空口经第一管道(17)及第一阀门(18)连通水面浮子(22)，所述高压空气入口经第二管道(23)及第二阀门(19)连通所述压缩空气设施(2)的出气口，同时所述高压空气出口经第三管道(21)及第三阀门(20)连接所述透平发电设施(3)的进气口。

2.根据权利要求1所述海洋蓄能系统，其特征在于，所述水面平台为浮潜式平台。

3.根据权利要求1所述海洋蓄能系统，其特征在于，所述水轮发电机舱上设置所述水轮发电机的入水口，所述入水口设置拦污栅(9)。

4.根据权利要求1所述海洋蓄能系统，其特征在于，所述水轮发电机的进水管上设置第四阀门，所述水轮发电机的出水管上设置第五阀门。

5.根据权利要求1所述海洋蓄能系统，其特征在于，所述储能舱分为多节，各节之间首尾嵌套连接成环形。

6.根据权利要求1所述海洋蓄能系统，其特征在于，所述水轮发电机的输出电缆经第二配电设施(15)、第一配电设施(5)连接电网。