本发明属于压缩空气储能发电技术领域，尤其涉及一种等温压缩空气储能前置绝热增发装置。
背景技术：
随着全球能源互联网概念的提出与技术的发展，储能技术对电网的稳定性和经济性起到越来越重要的作用。储能技术打破电能产生与消耗在时间和空间上的限制，起到削峰填谷、提高系统可靠性与稳定的作用。另外，随着新能源发电规模的日益扩大与分布式发电技术的不断发展，电力储能技术的应用可平抑风能、太阳能等新能源发电的随机性和间歇性，提高新能源发电规模与并网容量。随着社会科学的不断进步以及工业用压缩空气的工艺需求的不断发展，某些场合经常提出对压缩空气进行变温变压的要求。例如，在压缩空气储能技术领域，压缩空气存储时，低温低压的气体容易存储；压缩空气发电时，利用高温高压气体发电可以提高发电效率。等温压缩空气储能，利用储气罐内的气体迁移至等温罐内进行等温膨胀发电，因储气罐的结构所限，储气罐内气体温度一般为常温，常温气体等温膨胀做功相对较少。
因此，现有技术中亟需一种等温压缩空气储能前置绝热增发装置，以克服现有技术中等温压缩空气储能发电量少和发电效率低的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种等温压缩空气储能前置绝热增发装置，提高了等温压缩空气储能发电量和发电效率。
本发明提供一种等温压缩空气储能前置绝热增发装置，其包括：第一气源、加热机构、膨胀机和第二气源；
所述第一气源的一端通过气体管道连接所述加热机构的另一端，所述加热机构的一端通过气体管道连接所述膨胀机的一端，所述膨胀机的另一端通过气体管道连接所述第二气源的一端，所述膨胀机连接所述电网；
所述第一气源内的气体迁移至所述加热机构内进行加热，加热后的高温高压气体在所述膨胀机内进行绝热膨胀发电并将电能输送到电网，绝热膨胀后的气体进入所述第二气源，所述第二气源内的气体迁移至等温膨胀发电机构内进行等温膨胀发电并将电能输送到电网。
优选地，所述第一气源具有恒温恒压调节功能，其包括：第一压力罐、第一液压活塞、第一液体池和第一电动机构；所述第一压力罐的另一端通过液体管道连接所述第一液压活塞的一端，所述第一液压活塞的另一端通过液体管道连接所述第一液体池；所述第一压力罐的一端通过气体管道连接所述加热装置的另一端；所述第一电动机构利用电机驱动所述第一液压活塞的活塞杆往复运动，所述第一液压活塞控制进入所述第一压力罐内液体体积与所述第一压力罐迁移出的气体体积相同，控制气体压强恒定。
优选地，所述第二气源具有恒温恒压调节功能，其包括：第二压力罐、第二液压活塞、第二液体池和第二电动机构；所述第二压力罐的另一端通过液体管道连接所述第二液压活塞的一端，所述第二液压活塞的另一端通过液体管道连接所述第二液体池；所述第二压力罐的一端通过气体管道连接所述膨胀机的另一端；所述第二电动机构利用电机驱动所述第二液压活塞的活塞杆往复运动，所述第二液压活塞控制迁出所述第二压力罐内液体体积与所述第二压力罐迁进入的气体体积相同，控制气体压强恒定。
优选地，所述第一气源具有恒温恒压调节功能，还包括：第一压力罐、第三发电机、第三电动机和第一液体池；所述第一压力罐的另一端通过液体管道分别连接所述第三发电机的一端和第三电动机的一端，所述第三发电机的另一端连接所述第一液体池，所述第三电动机的另一端连接所述第一液体池；所述第三发电机利用所述第一压力罐内的第一液体发电并将所述第一液体迁移至第一液体池，所述第三电动机利用电能将所述第一液体池内的第一液体迁移至所述第一压力罐内，所述第三电动机、第三发电机控制进入所述第一压力罐内液体体积与所述第一压力罐迁移出的气体体积相同，控制气体压强恒定。
优选地，所述第二气源具有恒温恒压调节功能，还包括：第二压力罐、第四发电机、第四电动机和第二液体池；所述第二压力罐的另一端通过液体管道分别连接所述第四发电机的一端和第四电动机的一端，所述第四发电机的另一端连接所述第二液体池，所述第四电动机的另一端连接所述第二液体池；所述第四发电机利用所述第二压力罐内的第二液体发电并将所述第二液体迁移至第二液体池，所述第四电动机利用电能将所述第二液体池内的第二液体迁移至所述第二压力罐内，所述第四电动机、第四发电机控制迁出所述第二压力罐内液体体积与所述第二压力罐迁进入的气体体积相同，控制气体压强恒定。
优选地，绝热膨胀后的气体迁移至所述第二气源的第二压力罐内，所述第二气源连接等温膨胀发电机构，迁移所述第二压力罐内的所述恒温恒压气体至等温膨胀发电机构内进行等温膨胀发电。
优选地，所述加热机构内布置大量的换热导管，第一气源内的高压气体进入所述换热导管中进行加热。
优选地，所述膨胀机为透平膨胀机，与所述加热机构相连并被配置为利用从所述加热机构迁移出的高温高压气体进行绝热膨胀发电，绝热膨胀后的气体迁移至第二气源内。
优选地，所述膨胀机为气用活塞缸发电机构，与所述加热机构相连并被配置为利用从所述加热机构迁移出的高温高压气体进行绝热膨胀发电，绝热膨胀后的气体迁移至第二气源内；其中，所述气用活塞缸发电机构包括气用活塞缸、气用活塞杆和第一发电机，所述气用活塞杆在所述气用活塞缸中可滑动的移动，所述气用活塞杆的一端连接所述第一发电机。
本发明的有益效果为：
本发明公开了一种等温压缩空气储能前置绝热增发装置，在气体等温膨胀之前，将气体加热至800-1000摄氏度的高温，利用气体绝热膨胀发电提高发电量和发电效率。绝热膨胀后的气体温度降低至第二压力罐内液体温度，气体继续在第二压力罐内进行等温膨胀发电，再次充分利用气体的能量发电提高整体发电量和发电效率，或者将气体从第二压力罐中迁移至等温压缩空气储能的压力罐内，在该压力罐内继续进行等温膨胀发电。进行绝热膨胀后再进行等温膨胀，是因为等温膨胀发电过程利用高压气体膨胀推动液体做功，液体比热容较大，在气体膨胀过程中，液体吸收气体膨胀时所放出的热量，从而达到等温膨胀发电，但因为液体温度无法达到800-1000摄氏度的高温，所以等温膨胀无法利用经加热机构加热的800-1000摄氏度的气体，所以先经过等温压缩空气储能前置绝热增发装置进行绝热膨胀发电，气体温度降低到第二压力罐内液体温度时，再迁移至第二压力罐，以便后续进行等温膨胀发电。
附图说明
图1是等温压缩空气储能前置绝热增发装置原理结构图。
图2是等温压缩空气储能前置绝热增发装置第二实施例原理结构图。
图3是等温压缩空气储能前置绝热增发装置第三实施例原理结构图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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。
在本发明一宽泛实施例中：一种等温压缩空气储能前置绝热增发装置，其包括：第一气源1、加热机构4、膨胀机3和第二气源2；
所述第一气源1的一端通过气体管道连接所述加热机构4的另一端，所述加热机构4的一端通过气体管道连接所述膨胀机3的一端，所述膨胀机3的另一端通过气体管道连接所述第二气源2的一端，所述膨胀机3连接所述电网；
所述第一气源1内的气体迁移至所述加热机构4内进行加热，加热后的高温高压气体在所述膨胀机3内进行绝热膨胀发电并将电能输送到电网，绝热膨胀后的气体进入所述第二气源2，所述第二气源2内的气体迁移至等温膨胀发电机构内进行等温膨胀发电并将电能输送到电网。
所述第一气源1具有恒温恒压调节功能，其包括：第一压力罐1-1、第一液压活塞1-2、第一液体池1-3、第一电动机构1-4；所述第一压力罐1-1的另一端通过液体管道连接所述第一液压活塞1-2的一端，所述第一液压活塞1-2的另一端通过液体管道连接所述第一液体池1-3；所述第一压力罐1-1的一端通过气体管道连接所述加热装置4的另一端；所述第一电动机构1-4利用电机驱动所述第一液压活塞1-2的活塞杆往复运动，所述第一液压活塞1-2控制进入所述第一压力罐1-1内气体体积与所述第一压力罐1-1迁移出的液体体积相同，控制进入所述第一压力罐1-1内液体体积与所述第一压力罐1-1迁移出的气体体积相同，控制气体压强恒定。
所述第二气源2具有恒温恒压调节功能，其包括：第二压力罐2-1、第二液压活塞2-2、第二液体池2-3、第二电动机构2-4；所述第二压力罐2-1的另一端通过液体管道连接所述第二液压活塞2-2的一端，所述第二液压活塞2-2的另一端通过液体管道连接所述第二液体池2-3；所述第二压力罐2-1的一端通过气体管道连接所述膨胀机3的另一端；所述第二电动机构2-4利用电机驱动所述第二液压活塞2-2的活塞杆往复运动，所述第二液压活塞2-2控制迁入所述第二压力罐2-1内气体体积与所述第二压力罐2-1迁移出的液体体积相同，控制进入所述第二压力罐2-1内液体体积与所述第二压力罐2-1迁移出的气体体积相同，控制气体压强恒定。
在本发明另一宽泛实施例中：一种等温压缩空气储能前置绝热增发装置，其包括：第一气源1、加热机构4、膨胀机3和第二气源2；
所述第一气源1的一端通过气体管道连接所述加热机构4的另一端，所述加热机构4的一端通过气体管道连接所述膨胀机3的一端，所述膨胀机3的另一端通过气体管道连接所述第二气源2的一端，所述膨胀机3连接所述电网；
所述第一气源1内的气体迁移至所述加热机构4内进行加热，加热后的高温高压气体在所述膨胀机3内进行绝热膨胀发电并将电能输送到电网，绝热膨胀后的气体进入所述第二气源2，所述第二气源2内的气体迁移至等温膨胀发电机构内进行等温膨胀发电并将电能输送到电网。
所述第一气源1具有恒温恒压调节功能，还包括：第一压力罐1-1、第三发电机1-6、第三电动机1-5、第一液体池1-3；所述第一压力罐1-1的另一端通过液体管道分别连接所述第三发电机1-6的一端和第三电动机1-5的一端，所述第三发电机1-6的另一端和第三电动机1-5的另一端通过液体管道连接所述第一液体池1-3；所述第一压力罐1-1的一端通过气体管道连接所述加热装置4的另一端；所述第三发电机1-6利用第一压力罐1-1内的第一液体进入第一液体池1-3发电，所述第三电动机1-5利用电机驱动将第一液体池1-3内的第一液体迁入第一压力罐1-1内，所述第三发电机1-6控制迁出所述第一压力罐1-1的液体体积与所述第一压力罐1-1迁入的气体体积相同，所述第三电动机1-5控制进入所述第一压力罐1-1内液体体积与所述第一压力罐1-1迁移出的气体体积相同，控制气体压强恒定。
所述第二气源2具有恒温恒压调节功能，还包括：第二压力罐2-1、第四发电机2-6、第四电动机2-5、第二液体池2-3；所述第二压力罐2-1的另一端通过液体管道分别连接所述第四发电机2-6的一端和第四电动机2-5的一端，所述第四发电机2-6的另一端和第四电动机2-5的另一端通过液体管道连接所述第二液体池2-3；所述第二压力罐2-1的一端通过气体管道连接所述膨胀机3的另一端；所述第四发电机2-6利用第二压力罐2-1内的液体进入第二液体池2-3发电，所述第四电动机2-5利用电机驱动将第二液体池2-3内的第二液体迁入第二压力罐2-1内，所述第四发电机2-6控制迁出所述第二压力罐2-1的液体体积与所述第二压力罐2-1迁入的气体体积相同，所述第四电动机2-5控制进入所述第二压力罐2-1内液体体积与所述第二压力罐2-1迁移出的气体体积相同，控制气体压强恒定。
在本发明第三宽泛实施例中：一种等温压缩空气储能前置绝热增发装置，其包括：第一气源1、加热机构4、膨胀机3和第二气源2；
所述第一气源1的一端通过气体管道连接所述加热机构4的另一端，所述加热机构4的一端通过气体管道连接所述膨胀机3的一端，所述膨胀机3的另一端通过气体管道连接所述第二气源2的一端，所述膨胀机3连接所述电网；
所述第一气源1内的气体迁移至所述加热机构4内进行加热，加热后的高温高压气体在所述膨胀机3内进行绝热膨胀发电并将电能输送到电网，绝热膨胀后的气体进入所述第二气源2，所述第二气源2内的气体迁移至等温膨胀发电机构内进行等温膨胀发电并将电能输送到电网。
所述第一气源1具有恒温恒压调节功能，其包括：第一压力罐1-1、第一液压活塞1-2、第一液体池1-3、第一电动机构1-4；所述第一压力罐1-1的另一端通过液体管道连接所述第一液压活塞1-2的一端，所述第一液压活塞1-2的另一端通过液体管道连接所述第一液体池1-3；所述第一压力罐1-1的一端通过气体管道连接所述加热装置4的另一端；所述第一电动机构1-4利用电机驱动所述第一液压活塞1-2的活塞杆往复运动，所述第一液压活塞1-2控制进入所述第一压力罐1-1内气体体积与所述第一压力罐1-1迁移出的液体体积相同，控制进入所述第一压力罐1-1内液体体积与所述第一压力罐1-1迁移出的气体体积相同，控制气体压强恒定。
所述第二气源2具有恒温恒压调节功能，其包括：第二压力罐2-1、第二液压活塞2-2、第二液体池2-3、第二电动机构2-4；所述第二压力罐2-1的另一端通过液体管道连接所述第二液压活塞2-2的一端，所述第二液压活塞2-2的另一端通过液体管道连接所述第二液体池2-3；所述第二压力罐2-1的一端通过气体管道连接所述膨胀机3的另一端；所述第二电动机构2-4利用电机驱动所述第二液压活塞2-2的活塞杆往复运动，所述第二液压活塞2-2控制迁入所述第二压力罐2-1内气体体积与所述第二压力罐2-1迁移出的液体体积相同，控制进入所述第二压力罐2-1内液体体积与所述第二压力罐2-1迁移出的气体体积相同，控制气体压强恒定。
所述膨胀机4为气用活塞缸发电机构，与所述加热机构相连并被配置为利用从所述加热机构4迁移出的高温高压气体进行绝热膨胀发电，绝热膨胀后的气体迁移至第二气源2内；其中，所述气用活塞缸发电机构包括气用活塞缸3-1、气用活塞杆3-3和第一发电机3-2，所述气用活塞杆3-3在所述气用活塞缸3-1中可滑动的移动，所述气用活塞杆3-3的一端连接所述第一发电机3-2。
如图1所示，该等温压缩空气储能前置绝热增发装置包括具有恒温恒压调节功能的第一气源1，加热机构4，膨胀机3，具有恒温恒压调节功能的第二气源2；其中，第一气源1通过气体管道连接加热机构4，加热机构4连接膨胀机3，膨胀机3通过气体管道连接第二气源2，具有恒温恒压调节功能的气源包括压力罐、液压活塞和液体池，压力罐连接液压活塞，液压活塞连接液体池，液压活塞的活塞杆连接电动机构；第一气源1的压力罐1-1通过气体管道连接加热机构4，第二气源2的压力罐2-1通过气体管道连接膨胀机3；恒温恒压气源具有恒温恒压调节功能，液压活塞控制进入压力罐内液体体积与压力罐迁移出的气体体积相同，控制气体压强恒定。
等温压缩空气储能前置绝热增发装置的运行方式。
通过控制第一气源1内的液压活塞1-2，将第一气源1内的气体迁移至加热机构中4，控制进入第一压力罐1-1内液体体积和第一压力罐1-1内排出气体体积相同，保证气体等压迁移到加热机构4中，设置单向阀门，防止加热机构4内的高温高压气体倒流进入第一压力罐1-1内；在加热机构4中，热源与换热导管内的气体进行换热使气体升温至800到1000摄氏度的高温，再将该高温高压气体迁移至膨胀机3中，控制从膨胀机构3迁移出的高温高压气体与进入膨胀机构3的气体体积相同，保证气体在加热机构4内不发生膨胀；高温高压气体在膨胀机构3内进行绝热膨胀发电，控制膨胀后的气体的温度为第二压力罐2-1内液体的温度，将膨胀后气体迁移至第二气源2内的第二压力罐2-1中，第二气源2作为缓冲机构存储绝热膨胀后的气体，需要等温膨胀发电的时候，将第二气源内2第二压力罐2-1内的气体迁移至等温膨胀发电机构内发电，或者膨胀机连接多组第二气源2，将绝热膨胀后的气体依次迁移至各第二气源2的压力罐2-1内，分别在各压力罐内进行等温膨胀发电。
如图2所示，该等温压缩空气储能前置绝热增发装置包括具有恒温恒压调节功能的第一气源1，加热机构4，膨胀机3，具有恒温恒压调节功能的第二气源2；其中，第一气源1通过气体管道连接加热机构4，加热机构4连接膨胀机3，膨胀机3通过气体管道连接第二气源2，第一气源包括第一压力罐1-1、第三发电机1-6、第三电动机1-5、第一液体池1-3；所述第一压力罐1-1的另一端通过液体管道分别连接所述第三发电机1-6和第三电动机1-5的一端，所述第三发电机1-6和第三电动机1-5的另一端分别通过液体管道连接所述第一液体池1-3；所述第一压力罐1-1的一端通过气体管道连接所述加热装置4的另一端；所述第三发电机1-6利用第一压力罐1-1内的第一液体进入第一液体池1-3发电，所述第三电动机1-5利用电机驱动将第一液体池1-3内的第一液体迁入第一压力罐1-1内，所述第三发电机1-6控制迁出所述第一压力罐1-1的液体体积与所述第一压力罐1-1迁入的气体体积相同，所述第三电动机1-5控制进入所述第一压力罐1-1内液体体积与所述第一压力罐1-1迁移出的气体体积相同，控制气体压强恒定。所述第二气源2包括：第二压力罐2-1、第四发电机2-6、第四电动机2-5、第二液体池2-3；所述第二压力罐2-1的另一端通过液体管道分别连接所述第四发电机2-6和第四电动机2-5的一端，所述第四发电机2-6和第四电动机2-5的另一端分别通过液体管道连接所述第二液体池2-3；所述第二压力罐2-1的一端通过气体管道连接所述膨胀机3的另一端；所述第四发电机2-6利用第二压力罐2-1内的液体进入第二液体池2-3发电，所述第四电动机2-5利用电机驱动将第二液体池2-3内的第二液体迁入第二压力罐2-1内，所述第四发电机2-6控制迁出所述第二压力罐2-1的液体体积与所述第二压力罐2-1迁入的气体体积相同，所述第四电动机2-5控制进入所述第二压力罐2-1内液体体积与所述第二压力罐2-1迁移出的气体体积相同，控制气体压强恒定。
第一液压活塞的活塞杆与第二液压活塞的活塞杆可同轴相连；第三电动机1-5与第四发电机2-6可同轴相连，第四电动机2-5与第三发电机1-6可同轴相连。
如图3所示，所述膨胀机3还包括气用活塞缸发电机构，与所述加热机构4相连并被配置为利用从所述加热机构4迁移出的高温高压气体进行绝热膨胀发电，绝热膨胀后的气体迁移至第二气源2内。其中，所述气用活塞缸发电机构包括气用活塞缸3-1，第一发电机3-2，阀门3-4、3-5、3-6、3-7，所述气用活塞缸包括气用活塞杆3-3，所述气用活塞杆3-3在所述气用活塞缸3-2中可滑动的移动，所述气用活塞杆3-3连接所述第一发电机3-2。
具体运行方式：打开阀门3-4、3-7，关闭阀门3-5、3-6，高温高压气体从加热机构4中通过阀门3-4进入气用活塞缸3-1左侧缸，气用活塞缸3-1右侧缸内绝热膨胀完的气体经阀门3-7进入第二压力罐2-1中，气用活塞缸3-1左侧缸内的高温高压气体绝热膨胀推动活塞杆3-3向右运动，带动第一发电机3-2发电，绝热膨胀后的气体温度达到第二液体池内液体的温度时，绝热膨胀结束，关闭阀门3-4、3-7，打开阀门3-5、3-6，高温高压气体从加热机构4中通过阀门3-5进入气用活塞缸3-1右侧缸，气用活塞缸3-1左侧缸内绝热膨胀完的气体经阀门3-6进入第二压力罐2-1中，气用活塞缸3-1右侧缸内的高温高压气体绝热膨胀推动活塞杆3-3向左运动，带动第一发电机3-2发电，绝热膨胀后的气体温度达到第二液体池内液体的温度时，绝热膨胀结束，如此交替进行，实现连续绝热膨胀发电。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。