专利名称：多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种调剂电网的蓄能电站，特别是涉及一种多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站。
背景技术：
大型电站由于机组的规模足够大才能获得令人满意的效率，但装有巨型机组的发电厂又受各种条件的限制不能贴进用户，因此只好集中发电由电网输送给用户。但是机组大了其发电的灵活性又不能适应户户的需要，电网随用户的用电负荷变化有时呈现为高峰，有时则呈现为低谷。目前，解决用电高峰时电力短缺和用电低谷时电力浪费问题的主要手段有1、备用机组，由于不便于频繁开关机，这种方式只适用于长时期调剂，如夏季用电高峰的调剂、春节用电高峰的调剂；2、修建抽水蓄能电站，这种方式虽然时间上方便控制，但是，占地较多，受水源和地形限制较大，投资大，存蓄效益低，很难推广应用；3、有报导用 电网波谷富余电量电解水制取氢气和氧气，储存起来，待电网波峰电量不足时，再用燃料电池将储存的氢气和氧气回转成电力，返输给电网，这种方式，由于燃料电池技术尚不成熟，价格昂贵，寿命短，不能保证经济效益，目前，还没有推广应用的可行性。
在许多农村，由于输电配电条件限制，常常出现白天电力充足，晚上用电高峰电力严重不足，甚至无法使用家用电器问题。在夏季酷暑天气里，由于空调用电剧增，到处拉闸限电现象，使许多工厂不得不停产等电，或者使用昂贵的柴油自备机组发电，严重影响了工农业生产和社会生活秩序，造成许多不必要的损失。在科学发达、技术完善、人力物力充足的当今社会，仍然因缺少先进实用的电网调蓄技术而让人们倍受限电煎熬，仍然让富余出的宝贵电力白白流失，根本原因在于技术创新的缺失，从根本上讲没有创新，就没有未来。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种投资成本低、寿命长，运行效益可观，不受地域条件限制，特别适合一天或者短时间内调蓄电网的多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站。为实现上述目的，本发明多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站包括一个或者多个具有隔热保温层的压缩空气储罐和光伏发电装置(或者太阳能发电装置)，所述压缩空气储罐的出气管通过止逆阀和加温装置连接一级或多级气轮发电机或者活塞(或者柱塞)式压缩空气动力机驱动的发电机或者气轮机和活塞式压缩空气动力机串联驱动的发电机，所述压缩空气储罐的进气管通过降温装置连接空气压缩机；电网的富余电驱动空气压缩机储存压缩空气，电网供电不足时，储存的压缩空气驱动发电机向电网供电；所述光伏发电装置驱动蒸汽压缩式空调机，空调机的吸热端自降温装置吸热，空调机的散热端向加温装置供热。所述气轮发电机也可以称为涡轮发电机。所述空气压缩机可以为多级，多级空气压缩机之间配装降温装置。当气轮机和活塞式压缩空气动力机串联驱动时，出自出气管的高压空气先驱动气轮机，气轮机发电，气轮机排出的经气轮机初步利用的稍低压力压缩空气再驱动活塞式压缩空气动力机，压缩空气动力机同样驱动发电机发电。当然还可以是，出自活塞式压缩空气尾气再驱动涡轮机发电。当然，还可以是多级串联的涡轮机并列发电。如此多级利用，能够将储存在压缩空气中的能量充分释放出来，保证蓄能效益。降温装置能够使压缩空气显著降低体积，提高压缩空气储存效率；加温装置能够显著增加压缩空气体积，提高压缩空气压力，通过压缩空气动力机输出更多的动力和电力。采用太阳能发电装置通过驱动蒸汽压缩式空调机，使空调机的热端和冷端都能用于增益压缩空气蓄能效益，增益能量毫不浪费，即不会增加蓄能成本，又能显著提高储能效率，并且电站设置不受任何条件限制，电站规模可大可小，运行效益都不会差，技术上可行，经济上有可观的利益可得，从整体上还能显著节省电力能源，减少电网压力，提高供电水平。具有投资成本低、寿命长，运行效益可观，不 受地域条件限制，特别适合一天或者其它短时间内调蓄电网的优点。作为优化，所述加温装置还接收风力机或者风力发电机驱动的空调压缩机散热端的热量，所述风力机或者风力发电机驱动的空调压缩机吸热端从所述降温装置吸走热量。这里内力驱动空调压缩机，可以是直接驱动，也可以是风力机驱动空气压缩机产生压缩空气，压缩空气经管道，输送到空调机处，通过气动机驱动空调压缩机运行。进一步用无需要运行成本的风力能源对压缩空气蓄能进行增益，即可以增加储能效率，又不会增加储能成本，能够显著提高本发明蓄能电站的运行效益，又不受地形条件限制，非常有利于推广。作为优化，所述加温装置还接收太阳能集热装置提供的热量。所述太阳能集热装置为真空管式太阳能集热器或者聚光型太阳能集热器。太阳能集热器通过热介质向加温装置输送热量，太阳能集热器与上述光伏发电再驱动空调相比较，能量转换环节大幅度减少，将太阳能直接转换成热能就直接用于加热输出发电的压缩空气，太阳热能直接转换成驱动压缩空气发电机的动能，太阳能利用效率高。作为优化，自所述压缩空气储罐至加温装置之间的出气管上先串接阻止压缩空气向储罐回流的单向阀，再串接具有保温隔热层的预热储气罐，所述空气压缩机和所述发电机散发的热量通过气流或者液流热介质和热介质输送装置输向预热储气罐内配置的热交换器，对预热储气罐内的压缩空气进行加温增压。将储能和释放能量设备自身副产的热量回收，通过增设的预热储气罐转换成驱动气轮机发电机或者其它气动发电机发电的动能，最终增益为回输向电网的电能，也能够显著提高能量转换效率。作为优化，所述空气压缩机的进气口通过进气管连接进风热交换器，市自来水流经进风热交换器对进风进行降温，或者抽自江河底部的冷水流经进风热交换器对进风进行降温，流出进风热交换器的江河再通过管路输回江河，或者利用流经水幕降温后空气流流经进风热交换器，对进风进行降温；或者抽自防空洞的冷空气流经进风热交换器，对进风进行降温；或者以上四种方式的任意多个组合对进风进行降温。所述降温方法是借用自然界固有的低温在空气被压缩前事先降温减少体积，能够显著减少空气体积和温度，降低空压机负荷，降低空气压缩成本低，且方便利用，通过降低压缩空气温度，缩小压缩空气体积，能够显著提高压缩空气储存效率，而不会增加储能成本。作为优化，所述空气压缩机与降温装置之间连接副进风热交换器，流经进主风热交换器的冷水或者气再流经前述副进风热交换器对压缩后的空气进行预降温。副进风热交换器能够给进入降温装置的压缩空气事先降温，减少降温装置的降温负荷，提高降温装置缩小压缩空气体积和压力的效率和效益，减少压缩空气存储罐的负荷。作为优化，所述加温装置和降温装置都是与出气或者进气有大热交换接触面的热交换装置配置强制循环或者自然循环的蓄热式热媒介质或者蓄冷式冷媒介质；所述空调机的吸热端自冷媒介质吸取热量，使冷媒介质降温，所述空调机的散热端向热媒介质输送热量，使热媒介质升温。这样设计，在储能或释能停机时，也能通过蓄热或者蓄冷功能将需要的热能或者冷能储存下来，也就是能够实现全天蓄能或者蓄冷供个别调峰或者平谷时急用。非常有利于积蓄更多的冷热能量，提高自然能增益电站效益的能力。作为优化，所述蓄热是在与压缩空气储罐出气管配装的所述热交换装置下方联通配置具有隔热保温层的热媒介质储罐，所述空调机的散热端向热媒介质储罐内的热媒介质输送热量，当热交换装置因为向压缩空气传热降温后，热媒介质储罐中热媒介质储存的热量会因为热升原因不断上升向热交换装置补充热量；所述蓄冷是与压缩空气储罐进气管配装的所述热交换装置上方联通配置具有隔热保温层的冷媒介质储罐，所述空调机的吸热端自冷媒介质储罐内的冷媒介质吸取热量，当热交换装置接收压缩空气热量升温后，冷媒介质储罐也会因为冷降原因，不断下行，从热交换装置吸取热量。从而实现没有强制循环手段也能实现热交换。 作为优化,所述热媒介质为导热油或者水,所述冷媒介质为乙二醇或者低冰点盐水；与压缩空气储罐出气管配装的所述热交换装置为前后串联的两级，压缩空气储罐先串接一级水为介质的低热热交换器，再串接一级导热油为介质的高热热交换器；与压缩空气储罐进气管配装的所述热交换装置也为前后串联的两级，压缩空气储罐先串接一级低冰点盐水为介质的常冷热交换器，再串接一级乙二醇为介质的高冷热交换器。前后两级热交换器能够显著提高热交换能力和效率。分温度级冷媒和热媒还有利于充分利用不同温度范围的冷能量和热能量，非常有利于提高能量转换效率。作为优化，所述空调机的工作介质为液氨，所述储罐隔热保温层由内至外的层次结构是隔热毡层、热辐射反射膜层、聚氨脂泡沫层、热辐射反射膜层、隔热毡层、反射阳光辐射的外罩壳层，这种多层保温设计能够最大限度地保证保温效果，避免保温环节的能量损失；所述进气管和出气管都配装有隔热保温层。采用上述技术方案后，本发明多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站具有投资成本低、运行费用少，产出效益高，寿命长，不受地域条件限制，特别适合一天或者短时间内调蓄电网，性能可靠，供电保障能力强，经济社会环境效益突出，非常适合各地推广应用的优点。
具体实施例方式实施例一，本发明多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站包括一个或者多个具有隔热保温层的压缩空气储罐和光伏发电装置，所述压缩空气储罐的出气管通过止逆阀和加温装置连接一级或者多级气轮发电机，所述压缩空气储罐的进气管通过降温装置连接空气压缩机；电网的富余电驱动空气压缩机储存压缩空气，电网供电不足时，储存的压缩空气驱动发电机向电网供电；所述光伏发电装置驱动蒸汽压缩式空调机，空调机的吸热端自降温装置吸热，空调机的散热端向加温装置供热。实施例二，本发明多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站包括一个或者多个具有隔热保温层的压缩空气储罐和光伏发电装置，所述压缩空气储罐的出气管通过止逆阀和加温装置连接活塞式压缩空气动力机驱动的发电机，所述压缩空气储罐的进气管通过降温装置连接空气压缩机；电网的富余电驱动空气压缩机储存压缩空气，电网供电不足时，储存的压缩空气驱动发电机向电网供电；所述光伏发电装置驱动蒸汽压缩式空调机，空调机的吸热端自降温装置吸热，空调机的散热端向加温装置供热。实施例三，本发明多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站包括一个或者多个具有隔热保温层的压缩空气储罐和光伏发电装置，所述压缩空气储罐的出气管通过止逆阀和加温装置连接前后串联的气轮机和活塞式压缩空气动力机驱动的发电机，所述压缩空气储罐的进气管通过降温装置连接空气压缩机；电网的富余电驱动空气压缩机储存压缩空气，电网供电不足时，储存的压缩空气驱动发电机向电网供电；所述光伏发电装置驱动蒸汽压缩式空调机，空调机的吸热端自降温装置吸热，空调机的散热端向加温装置供热。实施例四，本发明多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站与实施例1-3的区别在于所述加温装置还接收风力机或者风力发电机驱动的空调压缩机散热端的热量，所述风力机或者风力发电机驱动的空调压缩机吸热端从所述降温装置吸走热量。
实施例五，本发明多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站与实施例1-4的区别在于所述加温装置还接收太阳能集热装置提供的热量。所述太阳能集热装置为真空管式太阳能集热器或者聚光型太阳能集热器。实施例六，本发明多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站与实施例1-5的区别在于自所述压缩空气储罐至加温装置之间的出气管上先串接阻止压缩空气向储罐回流的单向阀，再串接具有保温隔热层的预热储气罐，所述空气压缩机和所述发电机散发的热量通过气流或者液流热介质和热介质输送装置输向预热储气罐内配置的热交换器，对预热储气罐内的压缩空气进行加温增压。实施例七，本发明多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站与实施例1-7的区别在于所述空气压缩机的进气口通过进气管连接进风热交换器，市自来水流经进风热交换器对进风进行降温，或者抽自江河底部的冷水流经进风热交换器对进风进行降温，流出进风热交换器的江河再通过管路输回江河，或者利用流经水幕降温后空气流流经进风热交换器，对进风进行降温；或者抽自防空洞的冷空气流经进风热交换器，对进风进行降温；或者以上四种方式的任意多个组合对进风进行降温。实施例八，本发明多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站与实施例7的区别在于所述空气压缩机与降温装置之间连接副进风热交换器，流经进主风热交换器的冷水或者气再流经前述副进风热交换器对压缩后的空气进行预降温。实施例九，本发明多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站与实施例1-8的区别在于所述加温装置和降温装置都是与出气或者进气有大热交换接触面的热交换装置配置强制循环或者自然循环的蓄热式热媒介质或者蓄冷式冷媒介质；所述空调机的吸热端自冷媒介质吸取热量，使冷媒介质降温，所述空调机的散热端向热媒介质输送热量，使热媒介质升温。实施例十，本发明多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站与实施例9的区别在于所述蓄热是在与压缩空气储罐出气管配装的所述热交换装置下方联通配置具有隔热保温层的热媒介质储罐，所述空调机的散热端向热媒介质储罐内的热媒介质输送热量；所述蓄冷是与压缩空气储罐进气管配装的所述热交换装置上方联通配置具有隔热保温层的冷媒介质储罐，所述空调机的吸热端自冷媒介质储罐内的冷媒介质吸取热量。实施例i^一，本发明多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站与实施例9的区别在于所述热媒介质为导热油或者水，所述冷媒介质为乙二醇或者低冰点盐水；与压缩空气储罐出气管配装的所述热交换装置为前后串联的两级，压缩空气储罐先串接一级水为介质的低热热交换器，再串接一级导热油为介质的高热热交换器；与压缩空气储罐进气管配装的所述热交换装置也为前后串联的两级，压缩空气储罐先串接一级低冰点盐水为介质的常冷热交换器，再串接一级乙二醇为介质的高冷热交换器。 实施例十二，本发明多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站与实施例1-11的区别在于所述空调机的工作介质为液氨，所述储罐隔热保温层由内至外的层次结构是隔热毡层、热辐射反射膜层、聚氨脂泡沫层、热辐射反射膜层、隔热毡层、反射阳光辐射的外罩壳层；所述进气管和出气管都配装有隔热保温层。
权利要求
1.一种多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站，其特征在于包括一个或者多个具有隔热保温层的压缩空气储罐和光伏发电装置，所述压缩空气储罐的出气管通过止逆阀和加温装置连接一级或多级气轮发电机或者活塞式压缩空气动力机驱动的发电机或者气轮机和活塞式压缩空气动力机串联驱动的发电机，所述压缩空气储罐的进气管通过降温装置连接空气压缩机；电网的富余电驱动空气压缩机储存压缩空气，电网供电不足时，储存的压缩空气驱动发电机向电网供电；所述光伏发电装置驱动蒸汽压缩式空调机，空调机的吸热端自降温装置吸热，空调机的散热端向加温装置供热。
2.根据权利要求I所述蓄能电站，其特征在于所述加温装置还接收风力机或者风力发电机驱动的空调压缩机散热端的热量，所述风力机或者风力发电机驱动的空调压缩机吸热端从所述降温装置吸走热量。
3.根据权利要求I所述蓄能电站，其特征在于所述加温装置还接收太阳能集热装置提供的热量。所述太阳能集热装置为真空管式太阳能集热器或者聚光型太阳能集热器。
4.根据权利要求I所述蓄能电站，其特征在于自所述压缩空气储罐至加温装置之间的出气管上先串接阻止压缩空气向储罐回流的单向阀，再串接具有保温隔热层的预热储气罐，所述空气压缩机和所述发电机散发的热量通过气流或者液流热介质和热介质输送装置输向预热储气罐内配置的热交换器，对预热储气罐内的压缩空气进行加温增压。
5.根据权利要求I所述蓄能电站，其特征在于所述空气压缩机的进气口通过进气管连接进风热交换器，市自来水流经进风热交换器对进风进行降温，或者抽自江河底部的冷水流经进风热交换器对进风进行降温，流出进风热交换器的江河再通过管路输回江河，或者利用流经水幕降温后空气流流经进风热交换器，对进风进行降温；或者抽自防空洞的冷空气流经进风热交换器，对进风进行降温；或者以上四种方式的任意多个组合对进风进行降温。
6.根据权利要求5所述蓄能电站，其特征在于所述空气压缩机与降温装置之间连接副进风热交换器，流经进主风热交换器的冷水或者气再流经前述副进风热交换器对压缩后的空气进行预降温。
7.根据权利要求I或者2或者3或者4或者5或者6所述蓄能电站,其特征在于所述加温装置和降温装置都是与出气或者进气有大热交换接触面的热交换装置配置强制循环或者自然循环的蓄热式热媒介质或者蓄冷式冷媒介质；所述空调机的吸热端自冷媒介质吸取热量，使冷媒介质降温，所述空调机的散热端向热媒介质输送热量，使热媒介质升温。
8.根据权利要求7所述蓄能电站，其特征在于所述蓄热是在与压缩空气储罐出气管配装的所述热交换装置下方联通配置具有隔热保温层的热媒介质储罐，所述空调机的散热端向热媒介质储罐内的热媒介质输送热量；所述蓄冷是与压缩空气储罐进气管配装的所述热交换装置上方联通配置具有隔热保温层的冷媒介质储罐，所述空调机的吸热端自冷媒介质储罐内的冷媒介质吸取热量。
9.根据权利要求8所述蓄能电站，其特征在于所述热媒介质为导热油或者水，所述冷媒介质为乙二醇或者低冰点盐水；与压缩空气储罐出气管配装的所述热交换装置为前后串联的两级，压缩空气储罐先串接一级水为介质的低热热交换器，再串接一级导热油为介质的高热热交换器；与压缩空气储罐进气管配装的所述热交换装置也为前后串联的两级，压缩空气储罐先串接一级低冰点盐水为介质的常冷热交换器，再串接一级乙二醇为介质的高冷热交换器。
10.根据权利要求I或者2或者3或者4或者5或者6所述蓄能电站,其特征在于所述空调机的工作介质为液氨，所述储罐隔热保温层由内至外的层次结构是隔热毡层、热辐射反射膜层、聚氨脂泡沫层、热辐射反射膜层、隔热毡层、反射阳光辐射的外罩壳层；所述进气管和出气管都配装有隔热保温层。
全文摘要
本发明涉及一种多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站，为解决现有技术易受地域条件限制的问题，其包括一个或者多个具有隔热保温层的压缩空气储罐和光伏发电装置，所述压缩空气储罐的出气管通过止逆阀和加温装置连接气动发电机，所述压缩空气储罐的进气管通过降温装置连接空气压缩机；电网的富余电驱动空气压缩机储存压缩空气，电网供电不足时，储存的压缩空气驱动发电机向电网供电；所述光伏发电装置驱动蒸汽压缩式空调机，空调机的吸热端自降温装置吸热，空调机的散热端向加温装置供热。具有投资成本低、运行费用少，产出效益高，寿命长，不受地域条件限制，特别适合一天或者短时间内调蓄电网，性能可靠，供电保障能力强，经济社会环境效益突出，非常适合各地推广应用的优点。
文档编号F01D15/10GK102797516SQ201210264279
公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者刘洋, 王德军, 董世宏, 段文宝, 高峰, 沈悦 申请人:吉林省电力有限公司辽源供电公司