压缩空气储能的风光互补冷热气电新能源系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及新能源利用系统工程领域，主要是将各种能量形式充分利用，缩短能 量转换链条采用新的互补储能方式，提高总效率。
【背景技术】：
[0002] 现有的风光互补技术是先将风能和光能转化为电能，由于风光发电固有的间歇性 和波动性，电网的可靠性降低给需要稳定运行的输电、用电带来极大麻烦。为此目前比较常 用的解决方法有两种：一是挖掘现有电站的调峰能力，二是采用代价极高的蓄电池来储能。
[0003] 第一种方法，遇到的麻烦是：风电厂在强风时可瞬间达到供电高峰，而在无风时则 会停止发电，同样当乌云遮挡光伏阵列时电池板的输出或会减少几十万瓧，这样大的波动 影响供电的稳定和电能质量威胁电网的安全，若出现这两者同时供能不足的情况，仅靠现 有火电站、水电站等的调峰远远不够，为此仍然需要建造大量的可靠能源调峰电站作为"备 份"，极大的抬升了利用清洁能源的代价。
[0004] 第二种方法，经济性更差，只适合于卫星、测量、通信基站等高价值低电量无人值 守的地方，无法大规模存电供电，近来全国多地曝出曾经风光无限的互补路灯频频"罢工"， 2013年12月4日，信息时报报道《万元节能路灯中看不中用"瞎了"好几条路》。2014年 03月24日，武汉晚报报道《太阳能路灯"遭遇尴尬"装得起用不起》装一盏风电灯平均要花 5千一1万，不过让使用单位最纠结的并不完全是昂贵的初装费，如果一次性投入后只需很 少的维护费，不少单位还是乐意做这"一劳永逸的买卖"的。可问题是每隔1-3年就得换的 蓄电池，贵的要花2000多。安装风光互补路灯更贵要2万多。解放公园算了一笔账要342 年后才能收回成本。其实这些问题的最关键点就是：储能的化学蓄电池造价高且老化衰退 过快，造成的"木桶短板效应"拖累了风光互补行业。
[0005] 与风电路灯特性最接近最容易参照的就是压缩空气储能车辆。相近的实例是央 视报道的乌拉圭发明家"阿芒多"发明的压缩空气自行车，其性能和性价比优于电动自行车 (电动自行车耗电量与风电路灯相当），他的成功为小型压缩空气储能指明了方向。其他大 规模压缩空气储能的发电站，已经在欧美成功运行，但美中不足的是，他们储存的压缩空气 是用已经发出来的电能去开动空压机转化来的，且产生了压缩空气后没有直供用户使用， 又再次转化为电，反复转化浪费能量。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是：
[0007] 1.寻找新的技术路线，尽可能缩短能量转换链条；
[0008] 2.采用新的互补储能方式，提高新能源利用总效率。
[0009] 本发明所采用的技术方案：
[0010] 参照附图1。压缩空气储能的风光互补冷热气电新能源系统，可分为两个子系统。
[0011] 子系统之一：压缩空气膨胀气轮发电子系统。该系统由：风车（1)、滑片空压机 (2)、塔筒超长气缸汽缸蒸汽空压机（3)、太阳能加热锅炉（4)、蓄能热水池（5)、压缩空气地 下洞库（6)、压缩空气膨胀气轮发电机（8)、冷库/冰柜（9)、换热器/氯乙烷冷凝器（10)、压 缩空气地下洞库的空气输入管道（13)、压缩空气地下洞库的空气输出管道（14)、压缩空气 膨胀气轮发电机组的输入管道（15)、压缩空气膨胀气轮发电机组的输出管道（16)、双层真 空管锅炉水循环栗（17)、阀门1 (19)、阀门2 (20)、塔筒空压机单向进气阀门（21)、塔筒空压 机单向排气阀门（22)、风车空压机单向进气阀门（23)、风车空压机单向排气阀门（24)、空 气滤清器（25)、压缩空气地下洞库的放气阀门（26)、压缩空气地下洞库的排水阀门（27)、 压缩空气地下洞库的排水管道（28)等组成。
[0012] 具体运作如下：太阳照射在"太阳能反射镜"（4-1)上，"虚拟的太阳聚焦光 线"（4-2)聚焦在"双层真空管锅炉"（4-3)的底部，"双层真空管锅炉"（4-3)里的水被加热 沸腾，水蒸汽经"蒸汽输出管道"（4-4)输出，此时，打开"阀门1"（19)，关闭"阀门2"（20)， "塔筒空压机单向进气阀门"（21)会自动关闭，水蒸汽进入"塔筒超长汽缸蒸汽空压机"（3) 的底部，蒸汽压力将"塔筒超长汽缸蒸汽空压机内的活塞"(3-2)从"塔筒超长汽缸蒸汽空压 机的缸体"（3-1)底部推向顶部，则"塔筒空压机单向排气阀门"(22)会被气流自动顶开，将 气缸内的空气挤压排入保温输气管（3-3)。有风时，"风车"(1)启动，带动"滑片空压机"(2) 运作，"滑片空压机"（2)排出的热空气将自动顶开"风车空压机单向排气阀门"（24)，借道 和共用"塔筒超长汽缸蒸气压缩机的保温输气管"(3-3)输送，经连接管道从上表层进入"蓄 能热水池"（5)盘旋向下与水进行热交换，使得上表层水很热逐渐向下降温，冷却后的压缩 空气进入"压缩空气地下洞库"（6)。
[0013] 当"塔筒超长汽缸蒸汽空压机的活塞"（3-2)从"塔筒超长汽缸蒸汽空压机的缸 体"（3-1)底部被水蒸汽推着快要到顶部时，关闭"阀门1"（19)，"塔筒空压机单向排气阀 门"（22)将会被气压自动顶开，"塔筒空压机单向进气阀门"（21)则会自动关闭，"塔筒超 长汽缸蒸汽空压机的活塞"（3-2)依靠惯性冲到顶部把缸内空气挤压排出，此时打开"阀门 2"（20)，活塞被自身重力向下拉，从"塔筒超长汽缸蒸汽空压机缸体"（3-1)的顶部滑落到 底部，同时将"塔筒超长汽缸蒸汽空压机活塞"（3-2)下面，即"塔筒超长汽缸蒸汽空压机缸 体"（3-1)内的乏蒸汽排出，经"水蒸汽冷凝管道"（4-5)输往蓄能热水池（5)，此时管道内 的乏蒸汽被冷凝成温水，再通过"双层真空管锅炉水循环栗"（17)输送，重新将水加入"双 层真空管锅炉"（4-3)。
[0014] 重复循环上述步骤，可将大量空气加压排入"压缩空气地下洞库"出），空气中的水 分在压缩和降温后凝结为水时，打开"压缩空气地下洞库的排水阀门"(27)后，水可从"压缩 空气地下洞库的排水管道"（28)排出；需要压缩空气时打开"压缩空气地下洞库的放气阀 门"(26)，压缩空气经"压缩空气地下洞库的空气输出管道"(14)，并经"冷库/冰柜"(9)、"换 热器/氯乙烷冷凝器"（10)加温，再通过"压缩空气膨胀气轮发电机组的输入管道"（15)， 进入"压缩空气膨胀气轮发电机组"（8)进行发电，发电后的"洁净清凉尾气"经"压缩空气 膨胀气轮发电机组的输出管道"（16)，输往厂房、楼房室内降温换气。
[0015] 子系统之二：低沸点工质汽化膨胀汽轮机发电子系统。由：低沸点工质汽化膨胀 汽轮发电机组（7)、蓄能热水池（5)、换热器/冷凝器（10)、低沸点工质汽化膨胀汽轮发电机 组的输入管道（11)、低沸点工质汽化膨胀汽轮发电机组的输出管道（12)、低沸点工质循环 栗（18)等组成。
[0016] 具体运作如下：氯乙烷（或其他卤代烷等）在管道中进入"蓄能热水池"（5)下 部，盘旋向上换热加温，由液态变成汽态，经"低沸点工质汽化膨胀汽轮发电机组的输入管 道"（11)输入到"低沸点工质汽化膨胀汽轮发电机组"（7)，进行发电；尾汽通过"换热器/ 冷凝器"（10)，被冷凝成液态，经"低沸点工质循环栗"（18)输送，再进入"蓄能热水池"（5) 加温。反复循环运行，进行发电。
[0017] 本发明的特点：
[0018] 1、以最简洁的手段采集太阳能量中风的动能和光的热能，不将这些能量第一顺序 的去转化为不易储存的电能，而是转化为容易储存的压缩空气，并可直供用户使用，也能按 需转化为高峰电。
[0019] 2、将装备的潜能充分利用，把经过在航母上运行多年被实践证明效率很高的弹射 器，联想和移植到风车高大塔筒富裕空闲的内部空间来运行，节省了装备和土地投资。
[0020] 3、回收和储存保温所有余热，可直供用户热水。增加一套余热综合利用装置，既回 收压缩余热，也利用膨胀产生的巨冷，按照冷量的温度梯度来巧妙利用，最靠前的深冷给冷 库，中间的冷凝低沸点工质蒸汽、连带把水工质蒸汽冷凝为温水，最后的凉气直供楼房室内 降温换气，冷热互相平衡，减少了蒸汽循环做功对海洋江河的强烈依赖，使得以水、低沸点 工质等做介质的大规模风光互补装置适应能力极大提高，既可在江河海边亦可挺进沙漠。
[0021] 4、冷、热、气、电综合利用及装备之间功能和