能量储存系统及发电厂的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种能量储存系统，包括增压装置、储能单元、压能转换单元及第一发电装置；储存能量时，通过增压装置将机械能转换为液体的压能储存在储能单元内，释放能量时，压能转换单元将液体的压能转换成机械能，进而带动发电机工作。与现有的储能方式相比，本发明具有能量转换效率高、成本低廉、环保、无污染等突出优点。在此基础上，本发明提出一种具有该能量储存系统的发电厂。
【专利说明】
能量储存系统及发电厂
技术领域
[0001]本发明涉及电力生产技术，具体涉及一种能量储存系统及发电厂。
【背景技术】
[0002]长期以来，为满足不断增加的电力负荷要求，电力建设部门不得不根据最大负荷要求建设各类发电设施。持续地大规模建设发电设施，电力建设部门带来了极大的困难，而在用电低峰期间，这些发电设施所产生的电能远超实际需求，导致了巨大的浪费。
[0003]为了减少浪费，通常将多余的电能存储起来，常见的储能方式有蓄电池储能、抽水储能及电解水制氢三种;然而这三种储能方式均存在严重缺陷，具体如下:
[0004]I)蓄电池储能是通过蓄电池内部的化学反应将电能转化为化学能储存起来，然而，蓄电池的充放电次数有限、使用寿命较短，且使用和维护成本高。
[0005]2)抽水储能是通过水栗将较低位置的水抽至较高位置的蓄水池中，将电能转换为水的势能储存起来，这种储能方式需要在高度差较为明显的临水位置建设规模较大的蓄水池，且释放能量时，需要依赖水力发电设备才能将水的势能转化为电能；因此，抽水储能对场地和设备要求比较高，投资及建设周期长，受地理条件限制明显。
[0006]3)电解水制氢是通过电能将水分解成氢气和氧气，将电能转化成化学能存储在氢气中，释放能量时，氢气在火力发电设备中燃烧进而将化学能转化成电能；由于氢气是一种易燃易爆气体，氢气的储存条件比较苛刻，因此，储存设施的建设及维护成本较高。
[0007]综上，对于电力生产领域而言，如何保证电能的储存及释放过程高效、安全及低成本，仍然是一个比较棘手的技术问题。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明提出一种新的能量储存系统，利用该能量储存系统可以高效、安全的存储及释放能量，并且建设及使用过程成本低廉。在此基础上，本发明提出一种具有该能量储存系统的发电厂。
[0009]作为第一方面，本发明提出一种能量储存系统，具体包括增压装置、储能单元、压能转换单元及第一发电装置，所述储能单元设置有容积腔，所述容积腔内装有气体;所述增压装置与容积腔相连，用于将液体增压并输入至所述容积腔；
[0010]所述压能转换单元包括驱动缸及运动转换装置;所述驱动缸的一端与容积腔的液体输出口连接，另一端与运动转换装置连接，用于将液体的压能转换成直线运动;所述运动转换装置与第一发电装置相连，用于将直线运动转换成旋转运动，进而驱动所述第一发电装置工作。
[0011]优选地，所述运动转换装置包括增压缸和液压马达，所述驱动缸的活塞与增压缸的活塞通过连杆连接;所述增压缸与液压马达连接，用于将液压油加压后提供给液压马达，所述液压马达与第一发电装置传动连接。
[0012]优选地，所述能量储存系统包括多个所述驱动缸和多个所述增压缸，且所述驱动缸与增压缸一一匹配形成增压组，多个所述增压组给液压马达提供液压油。
[0013]优选地，所述能量储存系统包括两个所述驱动缸和两个所述增压缸，且所述驱动缸与增压缸一一匹配形成第一增压组和第二增压组，所述第一增压组和第二增压组交替给液压马达提供液压油。
[0014]优选地，所述能量储存系统还包括第一阀组、第二阀组和储存池，所述驱动缸、增压缸均包括无杆腔；
[0015]在第一状态下，所述第一阀组将第一增压组的驱动缸的无杆腔与容积腔的液体输出口连通，并将第二增压组的驱动缸的无杆腔与储存池连通；同时，所述第二阀组将第一增压组的增压缸的无杆腔与液压马达的进油口连通，并将第二增压组的增压缸的无杆腔与液压马达的回油口连通；
[0016]在第二状态下，所述第一阀组将第二增压组的驱动缸的无杆腔与容积腔的液体输出口连通，并将第一增压组的驱动缸的无杆腔与储存池连通；同时，所述第二阀组将第二增压组的增压缸的无杆腔与液压马达的进油口连通，将第一增压组的增压缸的无杆腔与液压马达的回油口连通。
[0017]优选地，所述能量储存系统还包括第一阀组和储存池，所述驱动缸设置有有杆腔和无杆腔，两个所述驱动缸的有杆腔相互连通；
[0018]在第一状态下，所述第一阀组将第一增压组的驱动缸的无杆腔与容积腔的液体输出口连通，并将第二增压组的驱动缸的无杆腔与储存池连通；
[0019]在第二状态下，所述第一阀组将第二增压组的驱动缸的无杆腔与容积腔的液体输出口连通，并将第一增压组的驱动缸的无杆腔与储存池连通。
[0020]优选地，所述能量储存系统还包括第二阀组，且所述增压缸设置有无杆腔；
[0021]在第一状态下，所述第二阀组将第一增压组的增压缸的无杆腔与液压马达的进油口连通，并将第二增压组的增压缸的无杆腔与液压马达的回油口连通；
[0022]在第二状态下，所述第二阀组将第二增压组的增压缸的无杆腔与液压马达的进油口连通，并将第一增压组的增压缸的无杆腔与液压马达的回油口连通。
[0023]优选地，所述能量储存系统还包括第二阀组和液压油箱，所述增压缸设置有无杆腔，所述液压马达的回油口与液压油箱连通；
[0024]在第一状态下，所述第二阀组将第一增压组的增压缸的无杆腔与液压马达的进油口连通，并将第二增压组的增压缸的无杆腔与液压油箱连通；
[0025]在第二状态下，所述第二阀组将第二增压组的增压缸的无杆腔与液压马达的进油口连通，并将第一增压组的增压缸的无杆腔与液压油箱连通。
[0026]优选地，所述运动转换装置设置有曲轴，所述曲轴与第一发电装置传动连接;多个所述驱动缸与曲轴连接，用于驱使曲轴旋转。
[0027]优选地，多个所述驱动缸之间的相位角均匀分布。
[0028]优选地，所述容积腔包括气体储存腔及液体储存腔，所述增压装置与液体储存腔相连，所述液体输出口设置于液体储存腔上。
[0029]优选地，所述液体为水。
[0030]优选地，所述增压装置为离心栗或者柱塞栗。
[0031]本发明还提出另一种能量储存系统，具体包括增压装置、储能单元、压能转换单元及第一发电装置，所述储能单元设置有容积腔，所述容积腔内装有气体;所述增压装置与容积腔相连，用于将液体增压并输入至所述容积腔;所述液体为液压油，所述压能转换单元为液压马达，所述液压马达的进油口与容积腔的液体输出口相连，所述液压马达的转轴与第一发电装置相连，用于驱动所述第一发电装置工作。
[0032]作为第二方面，本发明提出一种发电厂，包括第二发电装置、电动机及上述任意一项的能量储存系统，所述第二发电装置与电动机电连接，所述电动机与增压装置传动连接。
[0033]本发明提出的能量储存系统包括增压装置、储能单元、压能转换单元及第一发电装置;储存能量时，通过增压装置将机械能转换为液体的压能储存在储能单元内，释放能量时，压能转换单元将液体的压能转换成机械能，进而带动发电机工作。与现有的储能方式相比，本发明具有能量转换效率高、成本低廉、环保、无污染等突出优点。
【附图说明】
[0034]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0035]图1为本发明具体实施例提供的发电厂的工作原理图；
[0036]图2为本发明具体实施例提供的压能转换单元的工作原理图之一；
[0037]图3为本发明具体实施例提供的压能转换单元的工作原理图之二；
[0038]图4为本发明具体实施例提供的一种运动转换装置的结构示意图。
[0039]附图标记说明:
[0040]丨一增压装置2 一储能单元3—压能转换单元 4 一第一发电装置
[0041]5—储存池6—第二发电装置 7—电动机21—气体储存腔
[0042]22—液体储存腔31—驱动缸32—运动转换装置33—第一阀组
[0043]34—第二阀组 321—增压缸322—液压马达 323—曲轴
【具体实施方式】
[0044]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0045]如图1所示，本发明具体实施例提出了一种发电厂，该发电厂具体包括第二发电装置6、电动机7及能量储存系统，能量储存系统具体包括增压装置1(具体可以是离心栗或者柱塞栗)、储能单元2、压能转换单元3、第一发电装置4及储存池5，第二发电装置6与电动机7电连接，电动机7与增压装置I传动连接;储能单元2设置有气体储存腔21及液体储存腔22，气体储存腔21内装有气体;增压装置I与液体储存腔22相连，用于将液体增压并输入至液体储存腔22;压能转换单元3包括驱动缸31及运动转换装置32，驱动缸31的一端与液体储存腔22连接，另一端与运动转换装置32连接，用于将液体的压能转换成直线运动;运动转换装置32与第一发电装置4相连，用于将直线运动转换成旋转运动，进而驱动第一发电装置4工作。其中，运动转换装置32包括增压缸321和液压马达322，驱动缸31的活塞与增压缸321的活塞通过连杆连接;增压缸321与液压马达322连接，用于将液压油加压后提供给液压马达322，液压马达322与第一发电装置4传动连接。
[0046]储存能量时，第二发电装置6提供的电能驱使电动机7转动，进而带动增压装置I工作，增压装置I将储存池5内的液体加压后输送至储能单元2，随着储能单元2内液体的体积增大，储能单元2内的压力也随之增大，相应地，其储存的能量也越多。释放能量时，高压液体驱使驱动缸31往复动作，驱动缸31带动增压缸321往复运动，增压缸321将液压油加压后提供给液压马达322，驱使液压马达322工作，最终，液压马达322带动第一发电装置4工作。
[0047]在上述实施例中，驱动缸31和增压缸321的数量可以根据需要进行布置，驱动缸31与增压缸321—一匹配形成增压组，多个增压组一起给液压马达322提供液压油。
[0048]在较优的实施例中，驱动缸31和增压缸321的数量均为两个，驱动缸31与增压缸321一一匹配形成第一增压组和第二增压组，第一增压组和第二增压组交替给液压马达322提供液压油;为了控制工作过程，能量储存系统还配置有相应的控制阀，具体实现形式至少有以下四种:
[0049]I)如图2所示，驱动缸31和增压缸321均都是单作用缸(即只设有无杆腔，不设有杆腔)，能量储存系统还配置有第一阀组33和第二阀组34。在第一状态下，第一阀组33将第一增压组的驱动缸31的无杆腔与液体储存腔22连通，并将第二增压组的驱动缸31的无杆腔与储存池5连通;同时，第二阀组34将第一增压组的增压缸321的无杆腔与液压马达322的进油口连通，并将第二增压组的增压缸321的无杆腔与液压马达322的回油口连通。在第二状态下，第一阀组33将第二增压组的驱动缸31的无杆腔与液体储存腔22连通，并将第一增压组的驱动缸31的无杆腔与储存池5连通；同时，第二阀组34将第二增压组的增压缸321的无杆腔与液压马达322的进油口连通，将第一增压组的增压缸321的无杆腔与液压马达322的回油口连通。
[0050]2)如图3所示，驱动缸31为双作用缸(即设置有有杆腔和无杆腔)，两个驱动缸31的有杆腔相互连通，能量储存系统配置有第一阀组33;在第一状态下，第一阀组33将第一增压组的驱动缸31的无杆腔与液体储存腔22连通，并将第二增压组的驱动缸31的无杆腔与储存池5连通。在第二状态下，第一阀组33将第二增压组的驱动缸31的无杆腔与液体储存腔22连通，并将第一增压组的驱动缸31的无杆腔与储存池5连通。
[0051]3)驱动缸31为双作用缸(即设置有有杆腔和无杆腔)，增压缸321为单作用缸，能量储存系统配置有第一阀组33和第二阀组34;在第一状态下，第一阀组33将第一增压组的驱动缸31的无杆腔与液体储存腔22连通，并将第二增压组的驱动缸31的无杆腔与储存池5连通;同时，第二阀组34将第一增压组的增压缸321的无杆腔与液压马达322的进油口连通，并将第二增压组的增压缸321的无杆腔与液压马达322的回油口连通。在第二状态下，第一阀组33将第二增压组的驱动缸31的无杆腔与液体储存腔22连通，并将第一增压组的驱动缸31的无杆腔与储存池5连通；同时，第二阀组34将第二增压组的增压缸321的无杆腔与液压马达322的进油口连通，并将第一增压组的增压缸321的无杆腔与液压马达322的回油口连通。
[0052]4)驱动缸31为双作用缸，增压缸321为单作用缸，能量储存系统配置有第一阀组33、第二阀组34及液压油箱，且液压马达322的回油口与液压油箱连通。在第一状态下，第一阀组33将第一增压组的驱动缸31的无杆腔与液体储存腔22连通，并将第二增压组的驱动缸31的无杆腔与储存池5连通；同时，第二阀组34将第一增压组的增压缸321的无杆腔与液压马达322的进油口连通，并将第二增压组的增压缸321的无杆腔与液压油箱连通。在第二状态下，第一阀组33将第二增压组的驱动缸31的无杆腔与液体储存腔22连通，并将第一增压组的驱动缸31的无杆腔与储存池5连通；同时，第二阀组34将第二增压组的增压缸321的无杆腔与液压马达322的进油口连通，并将第一增压组的增压缸321的无杆腔与液压油箱连通。
[0053]在其它实施例中，运动转换装置32为曲轴323，如图4所示，曲轴323上设置有多个曲拐，每个曲拐与一个驱动缸31铰接，多个驱动缸31之间的相位角均匀分布，曲轴323的输出端与第一发电装置4传动连接;显然，通过曲轴323可以直接将驱动缸31的直线运动转换为旋转运动。
[0054]在上述实施例中，优先采用水作为储能的液体，以降低成本。
[0055]在其它实施例中，可以采用液压油作为储能的液体，对应地，采用液压马达322作为压能转换单元3，液压马达322的进油口与容积腔的液体输出口相连，液压马达322的转轴与第一发电装置4相连，用于驱动所述第一发电装置4工作。与上述实施例相比，采用液压马达322直接将液体的压能转换为机械能，极大简化了系统结构。
[0056]与现有的储能方式相比，本发明通过特殊结构的能量储存系统提高了能量转换效率，且具有成本低廉、安全、环保等优势。
[0057]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。
【主权项】
1.一种能量储存系统，其特征在于，包括增压装置(I)、储能单元、压能转换单元(3)及第一发电装置(4)，所述储能单元设置有容积腔，所述容积腔内装有气体;所述增压装置(I)与容积腔相连，用于将液体增压并输入至所述容积腔； 所述压能转换单元(3)包括驱动缸(31)及运动转换装置(32);所述驱动缸(31)的一端与容积腔的液体输出口连接，另一端与运动转换装置(32)连接，用于将液体的压能转换成直线运动;所述运动转换装置(32)与第一发电装置(4)相连，用于将直线运动转换成旋转运动，进而驱动所述第一发电装置(4)工作。2.根据权利要求1所述的能量储存系统，其特征在于，所述运动转换装置(32)包括增压缸(321)和液压马达(322)，所述驱动缸(31)的活塞与增压缸(321)的活塞通过连杆连接;所述增压缸(321)与液压马达(322)连接，用于将液压油加压后提供给液压马达(322)，所述液压马达(322)与第一发电装置(4)传动连接。3.根据权利要求2所述的能量储存系统，其特征在于，包括多个所述驱动缸(31)和多个所述增压缸(321)，且所述驱动缸(31)与增压缸(321)—一匹配形成增压组，多个所述增压组给液压马达(322)提供液压油。4.根据权利要求2所述的能量储存系统，其特征在于，包括两个所述驱动缸(31)和两个所述增压缸(321)，且所述驱动缸(31)与增压缸(321)—一匹配形成第一增压组和第二增压组，所述第一增压组和第二增压组交替给液压马达(322)提供液压油。5.根据权利要求4所述的能量储存系统，其特征在于，还包括第一阀组(33)、第二阀组(34)和储存池(5)，所述驱动缸(31)、增压缸(321)均包括无杆腔； 在第一状态下，所述第一阀组(33)将第一增压组的驱动缸(31)的无杆腔与容积腔的液体输出口连通，并将第二增压组的驱动缸(31)的无杆腔与储存池(5)连通；同时，所述第二阀组(34)将第一增压组的增压缸(321)的无杆腔与液压马达(322)的进油口连通，并将第二增压组的增压缸(321)的无杆腔与液压马达(322)的回油口连通； 在第二状态下，所述第一阀组(33)将第二增压组的驱动缸(31)的无杆腔与容积腔的液体输出口连通，并将第一增压组的驱动缸(31)的无杆腔与储存池(5)连通；同时，所述第二阀组(34)将第二增压组的增压缸(321)的无杆腔与液压马达(322)的进油口连通，将第一增压组的增压缸(321)的无杆腔与液压马达(322)的回油口连通。6.根据权利要求4所述的能量储存系统，其特征在于，还包括第一阀组(33)和储存池(5)，所述驱动缸(31)设置有有杆腔和无杆腔，两个所述驱动缸(31)的有杆腔相互连通； 在第一状态下，所述第一阀组(33)将第一增压组的驱动缸(31)的无杆腔与容积腔的液体输出口连通，并将第二增压组的驱动缸(31)的无杆腔与储存池(5)连通； 在第二状态下，所述第一阀组(33)将第二增压组的驱动缸(31)的无杆腔与容积腔的液体输出口连通，并将第一增压组的驱动缸(31)的无杆腔与储存池(5)连通。7.根据权利要求6所述的能量储存系统，其特征在于，还包括第二阀组(34)，且所述增压缸(321)设置有无杆腔； 在第一状态下，所述第二阀组(34)将第一增压组的增压缸(321)的无杆腔与液压马达(322)的进油口连通，并将第二增压组的增压缸(321)的无杆腔与液压马达(322)的回油口连通； 在第二状态下，所述第二阀组(34)将第二增压组的增压缸(321)的无杆腔与液压马达(322)的进油口连通，并将第一增压组的增压缸(321)的无杆腔与液压马达(322)的回油口连通。8.根据权利要求6所述的能量储存系统，其特征在于，还包括第二阀组(34)和液压油箱，所述增压缸(321)设置有无杆腔，所述液压马达(322)的回油口与液压油箱连通； 在第一状态下，所述第二阀组(34)将第一增压组的增压缸(321)的无杆腔与液压马达(322)的进油口连通，并将第二增压组的增压缸(321)的无杆腔与液压油箱连通； 在第二状态下，所述第二阀组(34)将第二增压组的增压缸(321)的无杆腔与液压马达(322)的进油口连通，并将第一增压组的增压缸(321)的无杆腔与液压油箱连通。9.根据权利要求1所述的能量储存系统，其特征在于，所述运动转换装置(32)设置有曲轴(323)，所述曲轴(323)与第一发电装置(4)传动连接;多个所述驱动缸(31)与曲轴(323)连接，用于驱使曲轴(323)旋转。10.根据权利要求9所述的能量储存系统，其特征在于，多个所述驱动缸(31)之间的相位角均匀分布。11.根据权利要求1至10任意一项所述的能量储存系统，其特征在于，所述容积腔包括气体储存腔(21)及液体储存腔(22)，所述增压装置(I)与液体储存腔(22)相连，所述液体输出口设置于液体储存腔(22)上。12.根据权利要求1至10任意一项所述的能量储存系统，其特征在于，所述液体为水。13.根据权利要求1至10任意一项所述的能量储存系统，其特征在于，所述增压装置(I)为离心栗或者柱塞栗。14.一种能量储存系统，其特征在于，包括增压装置(I)、储能单元、压能转换单元(3)及第一发电装置(4)，所述储能单元设置有容积腔，所述容积腔内装有气体;所述增压装置(I)与容积腔相连，用于将液体增压并输入至所述容积腔； 所述液体为液压油，所述压能转换单元(3)为液压马达，所述液压马达的进油口与容积腔的液体输出口相连，所述液压马达的转轴与第一发电装置(4)相连，用于驱动所述第一发电装置(4)工作。15.—种发电厂，其特征在于，包括第二发电装置(6)、电动机(7)及权利要求1至14任意一项所述的能量储存系统，所述第二发电装置(6)与电动机(7)电连接，所述电动机(7)与增压装置(I)传动连接。
【文档编号】F03B13/00GK105822486SQ201610341820
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】易小刚
【申请人】三重型能源装备有限公司, 三一重型能源装备有限公司