[发明专利]一种基于气囊和沉箱的气液储能与发电系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种基于气囊和沉箱的气液储能与发电系统及控制方法，所述系统包括密封沉箱、控制器、抽排水发电一体机、水流发电阀门组、进排储气系统；所述方法包括：步骤1、密封沉箱内注水发电和压缩气体，具体包括：步骤1.1、控制水流发电机发电做功功率；步骤1.2、调控密封沉箱内气体压力保证最佳发电和压缩储气；步骤1.3、排放气体保证发电功率输出；步骤1.4、压缩气体排气应急发电；步骤1.5、控制水流发电机阀门关闭；步骤2、压缩气体助力余电排水蓄能；步骤2.1、余电电量充足时保证蓄水发电的最大容量；步骤2.2、余电电量趋近于零时压缩气体压力排水蓄能；步骤2.3、压缩气体助力抽排水发电一体机排水；步骤2.4、最大限度利用余电电量保证蓄水发电的最大容量。

技术领域

本发明涉及电力能源领域，具体涉及一种基于气囊和沉箱的气液储能与发电系统及控制方法。

背景技术

众所周知光伏、风力发电的不确定性和不稳定性，造成电网的波动，由此带来的是大面积的弃风和弃光，对于大规模电站损失巨大，西北地区尤为严重。抽水蓄能、压缩空气储能、化学储能是很好的解决方法。抽水蓄能拥有功率大、放电时间长的特点，效率在60％～70％之间，抽水蓄能电站是电力系统重要的调节工具，具有启动灵活、调节速度快的优势，是技术成熟、运行可靠且较为经济的调峰电源与储能电源，主要承担调峰、填谷、调频、调相和紧急事故的备用任务，一是改善特高压电网的运行特性，更好地促进清洁能源消纳能力。二是提高电力系统安全可靠性，在特高压电网中充分发挥“稳定器”、“调节器”、“平衡器”的作用。由此国家加大、加快抽水蓄能电站的设计建设力度。目前抽水蓄能电站集中在南方水源充沛地区地形地貌满足上下储水条件建造。

然而海上风电、水上漂浮式光伏，在海洋、湖泊等不具备上储水条件地区，不具备上下储水势能发电条件，尤其高纬度地区水体结冻，无法实现传统的抽水蓄能。又由于海上风电、水上漂浮式光伏受天气影响很大，新能源发电强弱变化莫测，如何保证可靠性的储能；又由于水轮机发电控制过程需要有压缩气体参与，如何提供压缩气体的需求。

同样随着氢能源车的快速发展，制氢和储氢同步发展，然而氢气易爆，给储氢的安全、可靠、大容量提出问题，同样的问题也发生在二氧化碳气体的存储等。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出基于气囊和沉箱的气液储能与发电系统及控制方法，通过利用水体和气体的物理特性，如压力、流量、气体压缩等转换另一种能量在余电时存储，并利用水流和气流在需求用电时发电。针对大形水体如海洋、湖泊等具有一定规模深度的水体，充分利用水深压力和气囊承载压储存气体，水动势能做功转换能量排水、压缩气体储能和发电。通过密封沉箱和压缩气囊锚定于预定的水体深度，水体为海洋、湖泊、水库等。密封沉箱上安装水流发电阀门组，利用余电、压缩气体排水储能、水体压力发电。进排水口，置于历史最低水位或冰冻下层，考虑水体生态和寒冷地区应用。

本发明的技术方案为：一种基于气囊和沉箱的气液储能与发电系统，包括：

控制器、抽排水发电一体机、密封沉箱、水流发电阀门组、进排储气系统；其中，控制器置于陆地控制室内；抽排水发电一体机置于密封沉箱内底部；水流发电阀门组嵌入安装在密封沉箱一侧下部；进排储气系统组成与密封沉箱上面一侧连接；所述进排储气系统包括一个体积可变的压缩气囊；

所述的，密封沉箱锚定预定的水体深度，其中水体可以是海洋、湖泊、水库、河流等。考虑密封沉箱承压问题，内部采用蜂窝状结构支撑，外形结构可依据水体底部地貌而定，可长方体、椭圆体等，在密封沉箱上部分别安装抽排水管道和进排储气系统；

在密封沉箱侧上面嵌入安装一套水流发电阀门组，其中包括水流发电阀门组由水流发电机和水流发电机阀门，水流发电机与水流发电机阀门呈同心圆轴向相互连接。水流发电阀门组一端与进水管道连接，另一端与密封沉箱内连通；

密封沉箱体上部两侧分别安装有排水管道和进排储气系统。