[实用新型]一种新型压缩空气储能装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及能源储能以及放能技术领域，具体为一种新型压缩空气储能装置。

背景技术

自1949年StalLaval提出利用压缩空气储能以来，国内外学者进行了大量的研究。目前世界上已有两座大型传统的压缩空气储能电站投入运营。压缩空气储能，是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。形式主要有，传统压缩空气储能系统、带储热装置的压缩空气储能系统、液气压缩储能系统。但是这几种压缩空气储能方式在压缩空气过程中会以热能的形式浪费大量的能量，而且由于这几种压缩空气储能装置并没有考率余隙容积的影响，能量转化效率并不理想，而且在放能过程中难免会因发电量和用电量不符而浪费大量的能量，因此极大的制约了压缩空气储能的发展。

中国专利CN104675464A公开了一种多级压缩空气储能系统，该系统设计分级储能装置来储存能源，但是该系统处于理论状态，是通过多个压缩机的直接串联来实现的多级，在实际应用中压缩机的直接串联会造成压缩机的骤停，而且该系统并未给出多级压缩空气储能的具体各级压强关系，只给出一个逐级增压的方案，无法应用于实际，也未能解决用电量和发电量不符的问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种新型压缩空气储能装置，该装置将一个压缩机连接一个储气罐形成一个储能部分，多个储能部分串联形成多级压缩，能够使每级达到相应的压强。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：一种新型压缩空气储能装置，其特征在于该装置包括控制系统、N个储能部分和N个发电部分，N≥2，为N级压缩储能，控制系统用来控制储能部分和发电部分进行相应的动作；所述储能部分包括空气压缩机和储气罐，空气压缩机的出口通过高压管与储气罐的进口连接，储气罐的出气口通过高压管连接下一级空气压缩机的进口，储气罐的排风口通过高压管与外界大气联通；在每个连接的相应高压管上均安装有电磁阀，在连接储气罐排风口的高压管的另一端设有发电部分；第一级空气压缩机提供气源动力，将电网在用电低峰时发出的多余电力转化成气体内能；第N级储气罐的出气口封闭；所述发电部分包括风力发电机和控制风力发电机的电磁阀；在每个储气罐内均安装有气压传感器，气压传感器用于检测储气罐内的压强，第一级储气罐至第N级储气罐的N个储气罐的容积依次减小；

所述控制系统以单片机为核心，单片机与各个高压管上的电磁阀均通过一个电磁继电器连接，同时每个空气压缩机也单独通过一个电磁继电器与单片机连接；单片机分别与控制风力发电机的电磁阀和每个气压传感器连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型装置采用多级串联模式的空气压缩方式，逐级压缩空气压力以减少压缩过程产生的热量，同时采用压缩空气多风速段发电的模式，即利用不同的储气罐压强来发电，充分利用压缩空气的能量；经过储能仿真实验可知，合理设置每级储气罐的压强，实现压缩空气储能运行优化，实现压缩空气储能的最大利用效率，促进能源储能领域的节能减排。

本实用新型装置的空气压缩机采用风冷无油空气压缩机，压缩腔没有油参与且利用风冷，持续压缩无油洁净空气，无污染，可以避免接头的堵塞从而减少了后期维修，减少了大量的维修费用；常闭型电磁阀通电时处于打开状态，本实用新型装置中关闭时长明显大于开通时长，可以最大程度节省电能；所压缩气体为空气，零排放，无污染，安全性能高，空气不易爆炸也不易被点燃，且不许消耗任何费用购买即可大量免费获得；多级储气罐与空气压缩机的串联使用，大大延长了储气罐和空气压缩机的使用寿命，最大程度节省了材料；本实用新型中空气压缩机和储气罐的压缩能力和容器是可以根据实际情况选择的，在小型的储能领域可以使用容积小的储气罐，压缩能力小些的空气压缩机，在大型的储能领域可以利用废弃的矿洞或者山洞作为储气罐，也可以直接使用大型的储气罐，同时选用压缩能力大的空气压缩机，大大拓宽了装置的使用范围，让使用更加便捷和灵活。

串联模式压缩空气，采用逐级增压的方式进行压缩空气，减少了压缩过程中的发热量，而且减少了余隙容积对于效率的影响，从而提高了能量转化效率。逐级增压的储能方式使不同的储气罐中存有不同压强的气体，不同压强的气体可产生不同量的电能，根据电能的需求量合理利用不同压强的气体来进行发电，这可以使用电调度达到最优化，避免浪费能量，从而最合理的利用压缩空气的内能。