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風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng)

483   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所  
2023-12-25 11:40:59
權(quán)利要求書: 1.一種風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng),其特征在于,所述風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng)包括:

風(fēng)電存儲(chǔ)單元,所述風(fēng)電存儲(chǔ)單元包括電動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)組和儲(chǔ)氣室,所述儲(chǔ)氣室的出氣口設(shè)置調(diào)速閥,所述調(diào)速閥為單個(gè)節(jié)流閥或多個(gè)節(jié)流閥并聯(lián);所述電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接所述空氣壓縮機(jī)組的每一級空氣壓縮機(jī),所述空氣壓縮機(jī)組的一級空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣口用于接入常壓空氣,后一級空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣口連接前一級空氣壓縮機(jī)的出氣口,最后一級空氣壓縮機(jī)的出氣口連接所述儲(chǔ)氣室的進(jìn)氣口,所述電動(dòng)機(jī)利用間歇性的風(fēng)電驅(qū)動(dòng)所述空氣壓縮機(jī)組;

光熱存儲(chǔ)單元,所述光熱存儲(chǔ)單元包括冷油箱、太陽能集熱器和熱油箱,所述太陽能集熱器利用間斷的太陽能光熱加熱經(jīng)所述冷油箱中流出的冷油,所述熱油箱用于存儲(chǔ)經(jīng)所述太陽能集熱器加熱后的高溫?zé)嵊停?br />
透平發(fā)電單元,所述透平發(fā)電單元用于在所述儲(chǔ)氣室中存儲(chǔ)壓縮空氣及所述熱油箱中存儲(chǔ)高溫?zé)嵊蜁r(shí)進(jìn)行發(fā)電,所述透平發(fā)電單元包括透平膨脹機(jī)組、加熱器組和主發(fā)電機(jī),所述熱油箱用于為所述加熱器組的油加熱器提供高溫?zé)嵊?,所述加熱器組的油加熱器與所述透平膨脹機(jī)組的透平膨脹機(jī)一一對應(yīng),所述油加熱器用于對所述儲(chǔ)氣室提供的壓縮空氣加熱,所述透平膨脹機(jī)用于在所述加熱壓縮空氣進(jìn)入后膨脹做功,所述透平膨脹機(jī)的輸出軸用于驅(qū)動(dòng)所述主發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電;

所述風(fēng)電存儲(chǔ)單元進(jìn)一步包括冷水箱、冷卻器組和熱水箱,所述冷卻器組包括與所述空氣壓縮機(jī)組一一對應(yīng)的水冷卻器,每一級水冷卻器分別設(shè)置于與其對應(yīng)的空氣壓縮機(jī)之后且用于冷卻與其對應(yīng)的空氣壓縮機(jī)的排氣;所述冷水箱用于為所述冷卻器組的每一級水冷卻器提供冷源,所述熱水箱用于儲(chǔ)存所述每一級水冷卻器在冷卻所述空氣壓縮機(jī)的排氣后產(chǎn)生的熱水;

所述風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)一步包括余熱利用單元,所述余熱利用單元包括有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器、有機(jī)工質(zhì)泵、有機(jī)工質(zhì)冷凝器、有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)和副發(fā)電機(jī),所述加熱器組的油加熱器的出油口和所述熱水箱的出水口分別連接至所述有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器且用于為所述有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器提供熱源,所述有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器、有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)、有機(jī)工質(zhì)冷凝器和有機(jī)工質(zhì)泵首尾連接形成閉環(huán),所述有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器用于將有機(jī)工質(zhì)加熱至蒸汽狀態(tài),所述有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)用于接收所述有機(jī)工質(zhì)蒸汽進(jìn)行膨脹做功,所述有機(jī)工質(zhì)冷凝器用于接收膨脹后的低溫低壓有機(jī)工質(zhì)并將其冷凝成液態(tài),所述有機(jī)工質(zhì)泵用于將接收液態(tài)低溫低壓有機(jī)工質(zhì)并對其加壓至所述有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器的入口壓力,所述有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)的輸出軸用于驅(qū)動(dòng)副發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng),其特征在于,所述透平膨脹機(jī)組包括一級透平膨脹機(jī)和二級透平膨脹機(jī),所述加熱器組包括一級油加熱器和二級油加熱器,所述熱油箱的出油口分別連接所述一級油加熱器和所述二級油加熱器的進(jìn)油口,所述一級油加熱器的進(jìn)氣口和出氣口分別連接所述儲(chǔ)氣室提供的壓縮空氣和所述一級透平膨脹機(jī)的進(jìn)氣口,所述二級油加熱器的進(jìn)氣口和出氣口分別連接所述一級透平膨脹機(jī)的出氣口和所述二級透平膨脹機(jī)的進(jìn)氣口,所述一級透平膨脹機(jī)和所述二級透平膨脹機(jī)的輸出軸均用于驅(qū)動(dòng)所述主發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng),其特征在于,所述透平膨脹機(jī)組進(jìn)一步包括回?zé)崞鳎龌責(zé)崞鞯牡谝贿M(jìn)氣口和第一出氣口分別連接所述儲(chǔ)氣室的出氣口和所述一級油加熱器的進(jìn)氣口,所述回?zé)崞鞯牡诙M(jìn)氣口連接所述二級透平膨脹機(jī)的出氣口,第二出氣口用于將提供回?zé)岷蟮目諝馀懦觥?br />
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng),其特征在于,所述余熱利用單元進(jìn)一步包括熱水器,所述有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器的出油口和出水口分別連接至熱水器的進(jìn)油口和進(jìn)水口,且用于為熱水器提供熱源,所述熱水器的出水口連接至冷水箱的入水口,所述熱水器的出油口連接所述冷油箱的進(jìn)油口。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng),其特征在于,所述透平膨脹機(jī)組中的透平膨脹機(jī)為徑流式膨脹機(jī)、軸流式膨脹機(jī)中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng),其特征在于,所述空氣壓縮機(jī)組中的空氣壓縮機(jī)為離心式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、軸流式壓縮機(jī)中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng),其特征在于,所述儲(chǔ)氣室為壓力容器、高壓管道或地下巖穴。

說明書: 一種風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種能源轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)領(lǐng)域,特別涉及一種風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng)。背景技術(shù)[0002] 隨著全球能源危機(jī)的日益嚴(yán)重,各國都在大力發(fā)展可再生能源。2015年,可再生能源新增容量已經(jīng)超過煤炭和天然氣新增容量的總和,約59%的全球凈電力新增裝機(jī)來自可再生能源。其中,風(fēng)電、太陽能和水電在其中占絕對優(yōu)勢。據(jù)專家預(yù)測,到2040年,中國超過三分之二的發(fā)電量將來自零碳排放資源,可再生能源占整個(gè)發(fā)電市場的比例將達(dá)到65%,其中,風(fēng)能和太陽能的占比將從5%激增到37%。[0003] 然而,由于風(fēng)能和太陽能受自然條件如天氣、地理位置和氣流變化等因素影響,具有很大的不確定性、隨機(jī)性及間歇性等特點(diǎn),對電網(wǎng)的調(diào)度、運(yùn)行方式、可靠性、電能品質(zhì)和運(yùn)行成本都帶來巨大的沖擊。隨著風(fēng)電和太陽能發(fā)電規(guī)模的日益增大,其與電網(wǎng)的相容性問題也越發(fā)突出,迫切需要可行的解決方案以促進(jìn)風(fēng)電和太陽能的大規(guī)模利用。在諸多方法中,儲(chǔ)能技術(shù)被公認(rèn)為是根本解決風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)問題的主要途徑。目前,世界上的儲(chǔ)能技術(shù)歸納起來主要有物理儲(chǔ)能(如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能等)、化學(xué)儲(chǔ)能(如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池等)和電磁儲(chǔ)能(如超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級電容儲(chǔ)能等)這三大類。由于化學(xué)儲(chǔ)能存在成本高、容量小、且對環(huán)境有污染等問題,目前尚不適宜開展大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用;而電磁儲(chǔ)能開展研究的時(shí)間還不長,技術(shù)還不夠成熟。因此,物理儲(chǔ)能作為一種相對成熟也是實(shí)際應(yīng)用較早的儲(chǔ)能方式,在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域占主導(dǎo)地位。其中,壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)對地理環(huán)境要求較小,儲(chǔ)能密度大,得到了廣泛的研究。[0004] 傳統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)利用間歇性可再生能源生產(chǎn)的電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)組壓縮空氣,將電能以高壓空氣的方式儲(chǔ)存起來,當(dāng)需要電能時(shí),釋放高壓空氣驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)做功發(fā)電。其中,根據(jù)是否消耗燃料,壓縮空氣儲(chǔ)能又分為補(bǔ)燃式和絕熱式,補(bǔ)燃式發(fā)電量大,但效率不高,絕熱式效率相對較高,但是發(fā)電量小。目前已有兩座大型儲(chǔ)能電站分別在德國(Huntorf)和美國(McIntosh)投入商業(yè)運(yùn)行,另外中國,英國,日本等國也分別有壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目正在建設(shè)過程中。然而,目前已有的大容量壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)普遍采用補(bǔ)燃式,依賴化石能源,且沒有實(shí)現(xiàn)能源的梯級利用,沒有將各種可再生能源深度交叉融合應(yīng)用,系統(tǒng)循環(huán)效率不高。[0005] 鑒于此,本發(fā)明亟需解決上述技術(shù)問題。發(fā)明內(nèi)容[0006] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種利用可再生能源儲(chǔ)能的風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng)。[0007] 為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng),其包括:風(fēng)電存儲(chǔ)單元,風(fēng)電存儲(chǔ)單元包括電動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)組和儲(chǔ)氣室,電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接空氣壓縮機(jī)組的每一級空氣壓縮機(jī),空氣壓縮機(jī)組的一級空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣口用于接入常壓空氣,后一級空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣口連接前一級空氣壓縮機(jī)的出氣口,最后一級空氣壓縮機(jī)的出氣口連接儲(chǔ)氣室的進(jìn)氣口,電動(dòng)機(jī)利用間歇性的風(fēng)電驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)組;光熱存儲(chǔ)單元,光熱存儲(chǔ)單元包括冷油箱、太陽能集熱器和熱油箱,太陽能集熱器利用間斷的太陽能光熱加熱經(jīng)冷油箱中流出的冷油,所述熱油箱用于存儲(chǔ)經(jīng)太陽能集熱器加熱后的高溫?zé)嵊?;透平發(fā)電單元,用于在儲(chǔ)氣室中存儲(chǔ)壓縮空氣及熱油箱中存儲(chǔ)高溫?zé)嵊蜁r(shí)進(jìn)行發(fā)電,透平發(fā)電單元包括透平膨脹機(jī)組、加熱器組和主發(fā)電機(jī),熱油箱用于為加熱器組的油加熱器提供高溫?zé)嵊停訜崞鹘M的油加熱器與透平膨脹機(jī)組的透平膨脹機(jī)一一對應(yīng),油加熱器用于對儲(chǔ)氣室提供的壓縮空氣加熱,透平膨脹機(jī)用于在加熱壓縮空氣進(jìn)入后膨脹做功,透平膨脹機(jī)的輸出軸用于驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。[0008] 其中,透平膨脹機(jī)組包括一級透平膨脹機(jī)和二級透平膨脹機(jī),加熱器組包括一級油加熱器和二級油加熱器,熱油箱的出油口分別連接一級油加熱器和二級油加熱器的進(jìn)油口,一級油加熱器的進(jìn)氣口和出氣口分別連接儲(chǔ)氣室提供的壓縮空氣和一級透平膨脹機(jī)的進(jìn)氣口,二級油加熱器的進(jìn)氣口和出氣口分別連接一級透平膨脹機(jī)的出氣口和二級透平膨脹機(jī)的進(jìn)氣口,一級透平膨脹機(jī)和二級透平膨脹機(jī)的輸出軸均用于驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。[0009] 其中,透平膨脹機(jī)組進(jìn)一步包括回?zé)崞?,回?zé)崞鞯牡谝贿M(jìn)氣口和第一出氣口分別連接儲(chǔ)氣室的出氣口和一級油加熱器的進(jìn)氣口,回?zé)崞鞯牡诙M(jìn)氣口連接二級透平膨脹機(jī)的出氣口,第二出氣口用于將提供回?zé)岷蟮目諝馀懦?。[0010] 其中,風(fēng)電存儲(chǔ)單元進(jìn)一步包括冷水箱、冷卻器組和熱水箱,冷卻器組包括與空氣壓縮機(jī)組一一對應(yīng)的水冷卻器,每一級水冷卻器分別設(shè)置于與其對應(yīng)的空氣壓縮機(jī)之后且用于冷卻與其對應(yīng)的空氣壓縮機(jī)的排氣;冷水箱用于為冷卻器組的每一級水冷卻器提供冷源,熱水箱用于存儲(chǔ)每一級水冷卻器在冷卻空氣壓縮機(jī)的排氣后產(chǎn)生的熱水。[0011] 其中,風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)一步包括余熱利用單元,余熱利用單元包括有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器、有機(jī)工質(zhì)泵、有機(jī)工質(zhì)冷凝器、有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)和副發(fā)電機(jī),加熱器組的油加熱器的出油口和熱水箱的出水口分別連接至有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器且用于為有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器提供熱源,有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器、有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)、有機(jī)工質(zhì)冷凝器和有機(jī)工質(zhì)泵首尾連接形成閉環(huán),有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器用于將有機(jī)工質(zhì)加熱至蒸汽狀態(tài),有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)用于接收有機(jī)工質(zhì)蒸汽進(jìn)行膨脹做功,有機(jī)工質(zhì)冷凝器用于接收膨脹后的低溫低壓有機(jī)工質(zhì)并將其冷凝成液態(tài),有機(jī)工質(zhì)泵用于將接收液態(tài)低溫低壓有機(jī)工質(zhì)并對其加壓至有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器的入口壓力,有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)的輸出軸用于驅(qū)動(dòng)副發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。[0012] 其中,余熱利用單元進(jìn)一步包括熱水器,有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器的出油口和出水口分別連接至熱水器的進(jìn)油口和進(jìn)水口,且用于為熱水器提供熱源,熱水器的出水口連接至冷水箱的入水口,熱水器的出油口連接冷油箱的進(jìn)油口。[0013] 其中,透平膨脹機(jī)組中的透平膨脹機(jī)為徑流式膨脹機(jī)、軸流式膨脹機(jī)中的至少一種。[0014] 其中,空氣壓縮機(jī)組中的空氣壓縮機(jī)為離心式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、軸流式壓縮機(jī)中的至少一種。[0015] 其中,儲(chǔ)氣室為壓力容器、高壓管道或地下巖穴。[0016] 其中,儲(chǔ)氣室的出氣口設(shè)置調(diào)速閥,調(diào)速閥為單個(gè)節(jié)流閥或多個(gè)節(jié)流閥并聯(lián)。[0017] 本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng)的風(fēng)電存儲(chǔ)單元采用風(fēng)電驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)提供儲(chǔ)能動(dòng)力,光熱存儲(chǔ)單元采用太陽能集熱器儲(chǔ)存太陽能進(jìn)而將冷油加熱為熱油為透平發(fā)電單元提供熱源,同時(shí)將間歇性風(fēng)電和太陽能光熱進(jìn)行存儲(chǔ),在需要時(shí)將儲(chǔ)存的能量釋放,對外輸出穩(wěn)定的電能,實(shí)現(xiàn)能源的穩(wěn)定輸出;進(jìn)一步地,太陽能和風(fēng)能均為清潔的可再生能源,從而克服現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)中對化工能源的依賴。附圖說明[0018] 圖1是本發(fā)明風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng)一較佳實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施方式[0019] 請參照圖1,本發(fā)明風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng)包括風(fēng)電存儲(chǔ)單元、光熱存儲(chǔ)單元、透平發(fā)電單元和余熱利用單元。[0020] 風(fēng)電存儲(chǔ)單元利用風(fēng)電將常壓空氣壓縮成高壓空氣進(jìn)行儲(chǔ)存。風(fēng)電存儲(chǔ)單元包括電動(dòng)機(jī)1,空氣壓縮機(jī)組和儲(chǔ)氣室12。電動(dòng)機(jī)1利用間歇性的風(fēng)電驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)組。[0021] 風(fēng)電驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)1為風(fēng)電存儲(chǔ)單元提供儲(chǔ)能動(dòng)力,將間歇性的風(fēng)電進(jìn)行存儲(chǔ),在需要時(shí)將儲(chǔ)存的能量釋放。電動(dòng)機(jī)1的輸出軸連接空氣壓縮機(jī)組的每一空氣壓縮機(jī),空氣壓縮機(jī)組的一級空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣口用于接入常壓空氣,后一級空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣口連接前一級空氣壓縮機(jī)的出氣口,最后一級空氣壓縮機(jī)的出氣口連接儲(chǔ)氣室12的進(jìn)氣口。[0022] 為了減少壓縮功的功耗,風(fēng)電存儲(chǔ)單元還包括冷水箱10和冷卻器組,冷卻器組包括與空氣壓縮機(jī)組的空氣壓縮機(jī)一一對應(yīng)的水冷卻器,每一級水冷卻器分別設(shè)置于與其對應(yīng)的空氣壓縮機(jī)之后且用于冷卻與其對應(yīng)的空氣壓縮機(jī)的排氣,冷水箱10用于為冷卻器組的每一級水冷卻器提供冷源。[0023] 本實(shí)施例中,空氣壓縮機(jī)組為四級空氣壓縮機(jī)組,具體包括一級空氣壓縮機(jī)2、二級空氣壓縮機(jī)3、三級空氣壓縮機(jī)4和四級空氣壓縮機(jī)5;冷卻器組包括一級水冷卻器6、二級水冷卻器7、三級水冷卻器8和四級水冷卻器9。冷水箱10的出水口連接一、二、三、四級水冷卻器6、7、8、9的進(jìn)水口,一、二、三、四級水冷卻器6、7、8、9分別設(shè)置于一、二、三、四級空氣壓縮機(jī)2、3、4、5之后用于冷去對應(yīng)的空氣壓縮機(jī)的排氣;亦即,一級水冷卻器6連接一級空氣壓縮機(jī)2的出氣口和二級空氣壓縮機(jī)3的進(jìn)氣口,二級水冷卻器7連接二級空氣壓縮機(jī)3的出氣口和三級空氣壓縮機(jī)4的進(jìn)氣口,三級水冷卻器8連接三級空氣壓縮機(jī)4的出氣口和四級空氣壓縮機(jī)5的進(jìn)氣口,四級水冷卻器9連接四級空氣壓縮機(jī)5的出氣口和儲(chǔ)氣室12的進(jìn)氣口。[0024] 為了實(shí)現(xiàn)能源的最大化利用,風(fēng)電存儲(chǔ)單元還包括熱水箱11。熱水箱11用于儲(chǔ)存冷卻器組的每一級水冷卻器在冷卻對應(yīng)的每一級空氣壓縮機(jī)的排氣過程中產(chǎn)生的熱水。具體地,熱水箱11的進(jìn)水口連接一、二、三、四級水冷卻器6、7、8、9的出水口。熱水箱11中存儲(chǔ)的熱水作為低溫?zé)嵩刺峁┙o余熱利用單元。[0025] 光熱存儲(chǔ)單元包括冷油箱20、熱油箱21和太陽能集熱器22,冷油箱20中的油經(jīng)太陽能集熱器22加熱后成為高溫?zé)嵊土魅霟嵊拖洹S捎?,太陽能的采集受天氣條件限制,冷油箱20中的冷油在陽光適宜時(shí)進(jìn)入太陽能集熱器22中,吸收太陽能,成為高溫?zé)嵊土魅霟嵊拖?1。換句話說,太陽能集熱器22利用間斷的太能能光熱加熱經(jīng)冷油箱20中流出的冷油,熱油箱21用于存儲(chǔ)經(jīng)太陽能集熱器22加熱后的高溫?zé)嵊汀0026] 透平發(fā)電單元用于在儲(chǔ)氣室中存儲(chǔ)壓縮空氣及熱油箱21中存儲(chǔ)高溫?zé)嵊蜁r(shí)進(jìn)行發(fā)電。透平發(fā)電單元包括透平膨脹機(jī)組、加熱器組和主發(fā)電機(jī)19。熱油箱21用于為加熱器組的油加熱器提供高溫?zé)嵊?,加熱器組的油加熱器與透平膨脹機(jī)組的透平膨脹機(jī)一一對應(yīng)。油加熱器用于對儲(chǔ)氣室12提供的壓縮空氣加熱,透平膨脹機(jī)用于在加熱壓縮空氣進(jìn)入后膨脹做功,透平膨脹機(jī)的輸出軸用于驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)19旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

[0027] 具體地,本實(shí)施例中,透平膨脹機(jī)組包括一級透平膨脹機(jī)17和二級透平膨脹機(jī)18,加熱器組包括一級油加熱器15和二級油加熱器16。熱油箱21的出油口連接一級油加熱器15和二級油加熱器16的進(jìn)油口。一級油加熱器15的進(jìn)氣口和出氣口分別連接儲(chǔ)氣室12提供的壓縮空氣和一級透平膨脹機(jī)17的進(jìn)氣口,二級油加熱器16的進(jìn)氣口和出氣口分別連接一級透平膨脹機(jī)17的出氣口和二級透平膨脹機(jī)18的進(jìn)氣口,一級透平膨脹機(jī)17和二級透平膨脹機(jī)18的輸出軸均用于驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。[0028] 為了實(shí)現(xiàn)能源的最大化利用,透平膨脹機(jī)組還包括回?zé)崞?4?;?zé)崞?4實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氣室12提供的壓縮空氣與二級透平膨脹機(jī)18排出空氣的換熱,以對壓縮空氣進(jìn)行預(yù)熱?;?zé)崞?4的第一進(jìn)氣口和第一出氣口分別連接儲(chǔ)氣室12的出氣口和一級油加熱器15的進(jìn)氣口,在回?zé)崞髦行纬蓧嚎s空氣預(yù)熱流道;回?zé)崞?4的第二進(jìn)氣口連接二級膨脹機(jī)的出氣口,第二出氣口用于將提供回?zé)岷蟮目諝馀懦?,在回?zé)崞?4中形成排氣流道。[0029] 在釋能過程中,儲(chǔ)氣室12釋放高壓空氣,通過調(diào)速閥13節(jié)流減壓將空氣壓力將至一級空氣透平17的進(jìn)氣口設(shè)計(jì)壓力,同時(shí)維持氣體流量不變。隨后,高壓空氣在回?zé)崞?4中被來自二級空氣透平18的排氣預(yù)熱。在一級油加熱器15中,預(yù)熱后的高壓空氣被來自熱油箱21的高溫?zé)嵊图訜幔缓筮M(jìn)入一級空氣透平17進(jìn)行膨脹做功;一級空氣透平17的排氣進(jìn)入二級油加熱器16中同樣被來自熱油箱21的高溫?zé)嵊图訜?,然后進(jìn)入二級空氣透平18進(jìn)行膨脹做功,二級空氣透平18的排氣進(jìn)入回?zé)崞?4對儲(chǔ)氣室12提供的高壓空氣進(jìn)行預(yù)熱。一、二級空氣透平17、18輸出的軸功驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)19旋轉(zhuǎn)發(fā)電。[0030] 余熱利用單元包括有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器23、有機(jī)工質(zhì)泵27、有機(jī)工質(zhì)冷凝器26、有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)24和副發(fā)電機(jī)25。加熱器組的油加熱器的出油口和熱水箱的出水口分別連接至有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器23且共同用于為有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器提供熱源,有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器23、有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)24、有機(jī)工質(zhì)冷凝器26和有機(jī)工質(zhì)泵27首尾連接形成閉環(huán)。有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器23用于將有機(jī)工質(zhì)加熱至蒸汽狀態(tài),有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)24用于接收有機(jī)工質(zhì)蒸汽進(jìn)行膨脹做功,有機(jī)工質(zhì)冷凝器26用于接收膨脹后的低溫低壓有機(jī)工質(zhì)并將其冷凝成液態(tài),有機(jī)工質(zhì)泵27用于將接收液態(tài)低溫低壓有機(jī)工質(zhì)并對其加壓至有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器23的入口壓力,有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)24的輸出軸用于驅(qū)動(dòng)副發(fā)動(dòng)機(jī)25旋轉(zhuǎn)發(fā)電。[0031] 換句話說,來自熱油箱21的高溫?zé)嵊徒?jīng)一級油加熱器15和二級油加熱器16后冷卻成為中溫?zé)嵊?,和來自熱水?1的熱水一起進(jìn)入有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器23,將有機(jī)工質(zhì)加熱至蒸汽狀態(tài);有機(jī)工質(zhì)蒸汽隨后進(jìn)入有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)24進(jìn)行膨脹做功,有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)24輸出的軸功驅(qū)動(dòng)副發(fā)電機(jī)25旋轉(zhuǎn)發(fā)電。經(jīng)有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)24膨脹后的低溫低壓有機(jī)工質(zhì)蒸汽進(jìn)入有機(jī)工質(zhì)冷凝器26中,有機(jī)工質(zhì)冷凝器26采用工業(yè)循環(huán)水將低溫低壓有機(jī)工質(zhì)蒸汽冷凝成液態(tài),液態(tài)低溫低壓有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入有機(jī)工質(zhì)泵27被加壓至有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器23的入口壓力。[0032] 為了實(shí)現(xiàn)能源的最大化利用,余熱利用單元進(jìn)一步包括熱水器28。有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器23流出的熱油和水進(jìn)入熱水器28中,利用殘余熱量生產(chǎn)生活熱水,供儲(chǔ)能電站使用。具體地,有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器23的出油口和出水口分別連接至熱水器28的進(jìn)油口和進(jìn)水口,用于為熱水器28提供熱源,熱水箱11提供的水為熱水器28提供熱源后經(jīng)熱水器28的出水口連接至冷水箱10的入水口完成水循環(huán),熱油為熱水器28提供熱源后經(jīng)熱水器28的出油口連接至冷油箱20的進(jìn)油口完成油循環(huán)。[0033] 作為風(fēng)電驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力補(bǔ)充,電動(dòng)機(jī)的電能來源還可以采用電網(wǎng)夜間低谷電。[0034] 空氣壓縮機(jī)組中的空氣壓縮機(jī)為離心式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、軸流式壓縮機(jī)中的至少一種。實(shí)際應(yīng)用中,空氣壓縮機(jī)組的級數(shù)不受前述實(shí)施例的限制,例如可以是三級、五級等。[0035] 冷卻器組中的水冷卻器可以是管殼式換熱器、套管式換熱器、板翅式換熱器中的任何一種。[0036] 優(yōu)選地,冷水箱10和熱水箱11均為帶壓水箱,內(nèi)存液態(tài)工業(yè)軟水。[0037] 儲(chǔ)氣室12為壓力容器、高壓管道和地下巖穴中的任何一種。[0038] 調(diào)速閥13為單個(gè)節(jié)流閥或多個(gè)節(jié)流閥并聯(lián)。[0039] 回?zé)崞?4、一級油加熱器15和二級油加熱器16為管殼式換熱器、套管式換熱器、板翅式換熱器中的任何一種。[0040] 透平膨脹機(jī)組中的透平膨脹機(jī)為徑流式膨脹機(jī)、軸流式膨脹機(jī)中的至少一種。透平膨脹機(jī)組中的技術(shù)不受實(shí)施例中兩級的限制。[0041] 太陽能集熱器22為槽式、塔式、碟式和線性菲涅爾式中的任何一種。[0042] 有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)24為透平膨脹機(jī)、螺桿膨脹機(jī)和渦旋膨脹機(jī)中的任何一種。[0043] 有機(jī)工質(zhì)冷凝器26為水冷式冷凝器或者風(fēng)冷式冷凝器。[0044] 區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng)的風(fēng)電存儲(chǔ)單元采用風(fēng)電驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)1提供儲(chǔ)能動(dòng)力,光熱存儲(chǔ)單元采用太陽能集熱器22儲(chǔ)存太陽能進(jìn)而將冷油加熱為熱油為透平發(fā)電單元提供熱源,同時(shí)將間歇性風(fēng)電和太陽能光熱進(jìn)行存儲(chǔ),在需要時(shí)將儲(chǔ)存的能量釋放,對外輸出穩(wěn)定的電能,實(shí)現(xiàn)能源的穩(wěn)定輸出;進(jìn)一步地,太陽能和風(fēng)能均為清潔的可再生能源,從而克服現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)中對化工能源的依賴。除了主發(fā)電機(jī)發(fā)電儲(chǔ)能外,還充分利用儲(chǔ)能過程中壓縮機(jī)組的壓縮熱量加熱的熱水及高溫?zé)嵊徒?jīng)加熱器組利用后排出的中溫?zé)嵊瓦M(jìn)行余熱發(fā)電,最后還利用參與的熱量生產(chǎn)熱水就地使用,整個(gè)系統(tǒng)通過能源的梯級利用,大大提高了傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能的熱效率,實(shí)現(xiàn)了將不穩(wěn)定和間歇性的風(fēng)能與太陽能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的電能和熱能輸出。[0045] 以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施方式,并非因此限制本發(fā)明的專利范圍,凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。



聲明:
“風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng)” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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