液气储能发电系统的制作方法

本发明涉及发电设备领域，具体而言，涉及一种液气储能发电系统。

背景技术：

当今世界，风力发电作为清洁可再生能源越来越受到各国重视。然而风力发电也存在很大的弊端，最主要的是风力发电不稳定，没有一定的持续性，造成了大量弃风弃电资源浪费。风力发电储能系统多为抽水储能、压缩空气储能。抽水储能地理环境要求高，建设大型储能水库，破坏生态。

目前有规模应用的压缩空气储能是一种基于燃气轮机的储能技术，不但需要不断向风场提供化石燃料，且燃气排放造成空气污染。这种燃气轮机技术结构复杂，成本极高，效率非常低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种液气储能发电系统，其工作效率高，气体压缩比小，无需繁杂的冷却、加热装置；并且，系统简单、可靠、成本低，无需燃料，零排放，纯粹清洁能源。

本发明的实施例是这样实现的：

一种液气储能发电系统，包括储能罐、液压装置、电力装置、液体管道和进排液管道，所述液体管道与所述液压装置连接，所述液压装置通过所述进排液管道与所述储能罐连通，所述电力装置与所述液压装置连接，所述储能罐内储存有气体；

所述电力装置带动所述液压装置并通过所述液体管道抽取液体，所述液压装置使所述液体经所述进排液管道通入至所述储能罐内以压缩所述储能罐内的气体；

在所述储能罐内的气体处于膨胀状态下，所述液体通过所述进排液管道从所述储能罐压出并驱动所述液压装置，以带动所述电力装置发电。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述进排液管道的一端伸入所述储能罐内部并延伸至所述储能罐的底部，所述进排液管道的管口位于所述储能罐的底部液面以下。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述储能罐包括储能罐罐体和储能罐中间层，所述储能罐中间层设置于所述储能罐罐体的外壁。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述储能罐中间层为流动性填料层。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述储能罐埋设于地下孔穴内，所述储能罐中间层充注于所述储能罐罐体与所述地下孔穴之间。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述液气储能发电系统还包括蓄液池，所述液体管道具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端与所述蓄液池连通，所述第二端与所述液压装置连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述液体管道上设置有液体管道开关和过滤器，所述液体管道开关靠近所述第一端设置，所述过滤器设置于所述液体管道开关与所述液压装置之间。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述液气储能发电系统还包括预压缩气体管道，所述预压缩气体管道的一端与所述储能罐的内部连通，所述预压缩气体管道上设置有压缩空气开关。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述液气储能发电系统还包括联轴器，所述液压装置与所述电力装置通过所述联轴器连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述储能罐为多个，多个所述储能罐阵列排布。

本发明提供的液气储能发电系统的有益效果是：该液气储能发电系统在储能工作时，电力装置带动液压装置并通过液体管道抽取液体，液体经过进排液管道通入至储能罐内，压缩储能罐内的气体，从而把液体压力能转化为空气势能储存在储能罐中。该液气储能发电系统在发电工作时，储能罐中压缩空气膨胀，推动储能罐内的液体通过进排液管道从储能罐压出，液体经过液压装置并驱动液压装置，液压装置带动电力装置发电。

本发明提供的液气储能发电系统采用气体作为储能介质，液体和气体作为工作介质，工作效率大大高于常规压缩空气储能系统，气体压缩比小，无需繁杂的冷却、加热装置；并且，系统简单、可靠、成本低，无需燃料，零排放，纯粹清洁能源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的液气储能发电系统的结构示意图。

图2为本发明又一实施例提供的液气储能发电系统的结构示意图。

图标：100-液气储能发电系统；10-蓄液池；20-液体管道；22-第一端；24-第二端；26-液体管道开关；28-过滤器；30-液压装置；40-电力装置；50-联轴器；60-进排液管道；70-储能罐；72-储能罐罐体；74-储能罐中间层；80-预压缩气体管道；82-压缩空气开关；90-地下孔穴。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”、“连通”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，也可以是电连接；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发明中的具体含义。

实施例

请参阅图1，本实施例提供了一种液气储能发电系统100，其采用气体作为储能介质，液体和气体作为工作介质，工作效率大大高于常规压缩空气储能系统，气体压缩比小，无需繁杂的冷却、加热装置，无需燃料，清洁环保；并且系统简单、可靠、成本低。该液气储能发电系统100可广泛应用于风力发电储能系统等发电系统中，用以进行储能和发电。

本实施例中，该液气储能发电系统100包括蓄液池10、液体管道20、液压装置30、电力装置40、联轴器50、进排液管道60、储能罐70及预压缩气体管道80。

其中，蓄液池10用于储存液体。蓄液池10储存液体的内部腔室通过液体管道20与液压装置30连通，以使液压装置30在系统储能阶段从蓄液池10抽取液体。

可以理解，本发明的其他实施例中，液气储能发电系统100也可以不设置蓄液池10，而仅由液压装置30通过液体管道20抽取外部的液体。只要能够实现液压装置30抽取液体即可。另外，本实施例中，液体优选采用的是水，当然也可以采用其他液体。

液体管道20用于在抽取液体过程中输送液体至液压装置30。本实施例中，液体管道20用于连接蓄液池10和液压装置30。液体管道20具有相对设置的第一端22和第二端24。其中，第一端22与蓄液池10连通，作为优选，本实施例中，第一端22伸入至蓄液池10的底部，蓄液池10中的液体淹没过第一端22的管口。第二端24与液压装置30连通。

液体管道20上设置有液体管道开关26和过滤器28。其中，液体管道开关26用于控制液体管道20的开闭。液体管道开关26靠近第一端22设置，并且位于蓄液池10外。过滤器28用于对抽取的液体进行过滤。过滤器28设置于液体管道开关26与液压装置30之间，并且位于蓄液池10外。

液压装置30用于在系统储能阶段，由电力装置40驱动进而抽取液体，并将液体经进排液管道60输送至储能罐70，也用于在系统发电阶段，受从储能罐70压出的液体的驱动，进而带动电力装置40发电。液压装置30与电力装置40传动连接。液压装置30通过进排水管道与储能罐70连通。

本实施例中，液压装置30采用液压泵/液压马达(P/M)，即该装置集成了液压泵和液压马达的功能，在液体正反向通过装置时，分别实现不同的功能。可以理解，在系统储能阶段，液压装置30起到液压泵的作用，由电力装置40驱动液压泵进而抽取液体，并将液体经进排液管道60输送至储能罐70；在系统发电阶段，液压装置30起到液压马达的作用，液压马达受从储能罐70压出的液体的驱动，进而带动电力装置40发电。

电力装置40用于在系统储能阶段驱动液压装置30，以使液压装置30抽取液体并经进排液管道60输送至储能罐70，也用于在系统发电阶段，在液压装置30的带动下进行发电。电力装置40通过联轴器50与液压装置30连接。

本实施例中，电力装置40采用电动机/发电机(M/G)，即该装置集成了电动机和发电机的功能，在不同的工作阶段，分别实现相应的功能。可以理解，在系统储能阶段，电力装置40起到电动机的作用，以带动液压泵动作；在系统发电阶段，电力装置40起到发电机的作用，在液压装置30的带动下进行发电。

进排液管道60用于实现液压装置30与储能罐70之间的液体输送。进排液管道60的一端与液压装置30连通，另一端伸入至储能罐70的内部并延伸至储能罐70的底部。进排液管道60的管口位于储能罐70的底部液面以下，以便储能罐70内的液体被压入至液压装置30。

本实施例中，进排液管道60的一端从储能罐70的顶部伸入至储能罐70的内部并延伸至储能罐70的底部。可以理解，在本发明的其他实施例中，进排液管道60也可以从储能罐70的底部(参见图2)或其他位置伸入储能罐70。

可以理解，单个储能罐70的进排液管道60可以是一个，也可以是多个，根据实际情况选用。采用多个进排液管道60时，液体从储能罐70进入至储气罐底部；而排出时，储能罐70内的液体经多个进排液管道60依次向上排出。

储能罐70用于完成储能和能量释放。储能罐70内储存有气体，在系统储能阶段，液压系统抽取来的液体注入至储能罐70内以压缩储能罐70内的气体，把液体压力能转化为空气势能储存在储能罐70中。本实施例中，由于液体的重力作用，液体注入储能罐70内时是位于储能罐70的下部的，即形成储能罐70下部为液体，上部为压力气体的分布方式。在系统发电阶段，储能罐70的压缩气体膨胀，推动储能罐70内的液体经进排液管道60流至液压装置30，以驱动液压装置30旋转，通过液压装置30带动电力装置40发电。

储能罐70包括储能罐罐体72和储能罐中间层74。储能罐中间层74设置于储能罐罐体72的外壁。本实施例中，储能罐70埋设于地下孔穴90内，储能罐中间层74充注于储能罐罐体72与地下孔穴90之间。

作为优选，储能罐中间层74为流动性填料层。流动性填料层采用流动性填料填充储能罐罐体72与地下孔穴90之间形成，流动性填料可以是混凝土、钢筋混凝土、沙子、石料等。当储能罐70压力升高时，流动性填料层承接储能罐罐体72外壁压力到地下孔穴90的洞壁，这样可以极大减少储能罐罐体72的壁厚，节约成本。

另外，可以理解，储能罐70可以为一个，也可以为多个，根据储能容量相应选择。如果储能罐70为多个，多个储能罐70连通。优选地，多个储能罐70阵列排布于地下孔穴90，单个储气罐周边填充流动性填料。

另外，预压缩气体管道80用于在系统首次工作时为储能罐70提供预压缩气体。本实施例中，预压缩气体管道80的一端与储能罐70的内部连通，预压缩气体管道80上设置有压缩空气开关82。系统首次工作时，打开压缩空气开关82，可以向储能罐70顶部预压缩空气到既定的压力。

本实施例提供的液气储能发电系统100在安装时，将储能罐罐体72埋于地下孔穴90，在储能罐罐体72的外壁与地下孔穴90之间填充流动性填料，形成流动性填料层。将预压缩气体管道80的一端与储能罐70连通。将液压装置30通过联轴器50与电力装置40连接。将进排气管道的一端与液压装置30连通，另一端伸入至储能罐70的底部。将液体管道20的第二端24与液压装置30连通，第一端22伸入至蓄液池10的底部。蓄液池10内预先注入足够的液体。

本实施例提供的液气储能发电系统100的工作过程如下：

首次工作时，打开压缩空气开关82，向储能罐70顶部预压缩空气到既定的压力。

系统储能工作时，电能驱动电力装置40(作为电动机)旋转，通过联轴器50带动液压装置30(作为液压泵)抽取蓄液池10中的液体，液体沿液体管道20依次流经液体管道开关26和过滤器28，经过液压装置30，并沿进排液管道60通入至储能罐70底部。液体压缩储能罐70上部的压缩空气，从而把液体压力能转化为空气势能储存在储能罐70中。

系统发电工作时，储能罐70中压缩空气膨胀，推动储能罐70底部的液体经进排液管道60流至液压装置30，驱动液压装置30(作为液压马达)旋转。液压装置30通过联轴器50带动电力装置40(作为发电机)进行发电。可以理解，储能罐70中压缩空气膨胀的诱发可以采用开启液压装置30的方式，也可以采用其他诱发方式。

综上所述，本实施例提供的液气储能发电系统100，电力装置40带动液压装置30并通过液体管道20抽取液体，液压装置30使液体经进排液管道60通入至储能罐70内以压缩储能罐70内的气体；在储能罐70内的气体处于膨胀状态下，液体通过进排液管道60从储能罐70压出并驱动液压装置30，以带动电力装置40发电。

该液气储能发电系统100采用气体作为储能介质，液体和气体作为工作介质，并且优化设计了储能罐70的结构，其至少具有以下优点：

1.系统简单、可靠，工作效率大大高于常规压缩空气储能系统。

2.无需燃料，零排放，纯粹清洁能源。

3.气体压缩比小，无需繁杂的冷却、加热装置。

4.无需天然洞穴或废弃矿井，储能罐70建造成本低。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。