能量儲存系統及發電廠的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種能量儲存系統，包括增壓裝置、儲能單元、壓能轉換單元及第一發電裝置；儲存能量時，通過增壓裝置將機械能轉換為液體的壓能儲存在儲能單元內，釋放能量時，壓能轉換單元將液體的壓能轉換成機械能，進而帶動發電機工作。與現有的儲能方式相比，本發明具有能量轉換效率高、成本低廉、環保、無污染等突出優點。在此基礎上，本發明提出一種具有該能量儲存系統的發電廠。
【專利說明】
能量儲存系統及發電廠
技術領域
[0001]本發明涉及電力生產技術，具體涉及一種能量儲存系統及發電廠。
【背景技術】
[0002]長期以來，為滿足不斷增加的電力負荷要求，電力建設部門不得不根據最大負荷要求建設各類發電設施。持續地大規模建設發電設施，電力建設部門帶來了極大的困難，而在用電低峰期間，這些發電設施所產生的電能遠超實際需求，導致了巨大的浪費。
[0003]為了減少浪費，通常將多余的電能存儲起來，常見的儲能方式有蓄電池儲能、抽水儲能及電解水制氫三種;然而這三種儲能方式均存在嚴重缺陷，具體如下:
[0004]I)蓄電池儲能是通過蓄電池內部的化學反應將電能轉化為化學能儲存起來，然而，蓄電池的充放電次數有限、使用壽命較短，且使用和維護成本高。
[0005]2)抽水儲能是通過水栗將較低位置的水抽至較高位置的蓄水池中，將電能轉換為水的勢能儲存起來，這種儲能方式需要在高度差較為明顯的臨水位置建設規模較大的蓄水池，且釋放能量時，需要依賴水力發電設備才能將水的勢能轉化為電能；因此，抽水儲能對場地和設備要求比較高，投資及建設周期長，受地理條件限制明顯。
[0006]3)電解水制氫是通過電能將水分解成氫氣和氧氣，將電能轉化成化學能存儲在氫氣中，釋放能量時，氫氣在火力發電設備中燃燒進而將化學能轉化成電能；由于氫氣是一種易燃易爆氣體，氫氣的儲存條件比較苛刻，因此，儲存設施的建設及維護成本較高。
[0007]綜上，對于電力生產領域而言，如何保證電能的儲存及釋放過程高效、安全及低成本，仍然是一個比較棘手的技術問題。
【發明內容】
[0008]有鑒于此，本發明提出一種新的能量儲存系統，利用該能量儲存系統可以高效、安全的存儲及釋放能量，并且建設及使用過程成本低廉。在此基礎上，本發明提出一種具有該能量儲存系統的發電廠。
[0009]作為第一方面，本發明提出一種能量儲存系統，具體包括增壓裝置、儲能單元、壓能轉換單元及第一發電裝置，所述儲能單元設置有容積腔，所述容積腔內裝有氣體;所述增壓裝置與容積腔相連，用于將液體增壓并輸入至所述容積腔；
[0010]所述壓能轉換單元包括驅動缸及運動轉換裝置;所述驅動缸的一端與容積腔的液體輸出口連接，另一端與運動轉換裝置連接，用于將液體的壓能轉換成直線運動;所述運動轉換裝置與第一發電裝置相連，用于將直線運動轉換成旋轉運動，進而驅動所述第一發電裝置工作。
[0011]優選地，所述運動轉換裝置包括增壓缸和液壓馬達，所述驅動缸的活塞與增壓缸的活塞通過連桿連接;所述增壓缸與液壓馬達連接，用于將液壓油加壓后提供給液壓馬達，所述液壓馬達與第一發電裝置傳動連接。
[0012]優選地，所述能量儲存系統包括多個所述驅動缸和多個所述增壓缸，且所述驅動缸與增壓缸一一匹配形成增壓組，多個所述增壓組給液壓馬達提供液壓油。
[0013]優選地，所述能量儲存系統包括兩個所述驅動缸和兩個所述增壓缸，且所述驅動缸與增壓缸一一匹配形成第一增壓組和第二增壓組，所述第一增壓組和第二增壓組交替給液壓馬達提供液壓油。
[0014]優選地，所述能量儲存系統還包括第一閥組、第二閥組和儲存池，所述驅動缸、增壓缸均包括無桿腔；
[0015]在第一狀態下，所述第一閥組將第一增壓組的驅動缸的無桿腔與容積腔的液體輸出口連通，并將第二增壓組的驅動缸的無桿腔與儲存池連通；同時，所述第二閥組將第一增壓組的增壓缸的無桿腔與液壓馬達的進油口連通，并將第二增壓組的增壓缸的無桿腔與液壓馬達的回油口連通；
[0016]在第二狀態下，所述第一閥組將第二增壓組的驅動缸的無桿腔與容積腔的液體輸出口連通，并將第一增壓組的驅動缸的無桿腔與儲存池連通；同時，所述第二閥組將第二增壓組的增壓缸的無桿腔與液壓馬達的進油口連通，將第一增壓組的增壓缸的無桿腔與液壓馬達的回油口連通。
[0017]優選地，所述能量儲存系統還包括第一閥組和儲存池，所述驅動缸設置有有桿腔和無桿腔，兩個所述驅動缸的有桿腔相互連通；
[0018]在第一狀態下，所述第一閥組將第一增壓組的驅動缸的無桿腔與容積腔的液體輸出口連通，并將第二增壓組的驅動缸的無桿腔與儲存池連通；
[0019]在第二狀態下，所述第一閥組將第二增壓組的驅動缸的無桿腔與容積腔的液體輸出口連通，并將第一增壓組的驅動缸的無桿腔與儲存池連通。
[0020]優選地，所述能量儲存系統還包括第二閥組，且所述增壓缸設置有無桿腔；
[0021]在第一狀態下，所述第二閥組將第一增壓組的增壓缸的無桿腔與液壓馬達的進油口連通，并將第二增壓組的增壓缸的無桿腔與液壓馬達的回油口連通；
[0022]在第二狀態下，所述第二閥組將第二增壓組的增壓缸的無桿腔與液壓馬達的進油口連通，并將第一增壓組的增壓缸的無桿腔與液壓馬達的回油口連通。
[0023]優選地，所述能量儲存系統還包括第二閥組和液壓油箱，所述增壓缸設置有無桿腔，所述液壓馬達的回油口與液壓油箱連通；
[0024]在第一狀態下，所述第二閥組將第一增壓組的增壓缸的無桿腔與液壓馬達的進油口連通，并將第二增壓組的增壓缸的無桿腔與液壓油箱連通；
[0025]在第二狀態下，所述第二閥組將第二增壓組的增壓缸的無桿腔與液壓馬達的進油口連通，并將第一增壓組的增壓缸的無桿腔與液壓油箱連通。
[0026]優選地，所述運動轉換裝置設置有曲軸，所述曲軸與第一發電裝置傳動連接;多個所述驅動缸與曲軸連接，用于驅使曲軸旋轉。
[0027]優選地，多個所述驅動缸之間的相位角均勻分布。
[0028]優選地，所述容積腔包括氣體儲存腔及液體儲存腔，所述增壓裝置與液體儲存腔相連，所述液體輸出口設置于液體儲存腔上。
[0029]優選地，所述液體為水。
[0030]優選地，所述增壓裝置為離心栗或者柱塞栗。
[0031]本發明還提出另一種能量儲存系統，具體包括增壓裝置、儲能單元、壓能轉換單元及第一發電裝置，所述儲能單元設置有容積腔，所述容積腔內裝有氣體;所述增壓裝置與容積腔相連，用于將液體增壓并輸入至所述容積腔;所述液體為液壓油，所述壓能轉換單元為液壓馬達，所述液壓馬達的進油口與容積腔的液體輸出口相連，所述液壓馬達的轉軸與第一發電裝置相連，用于驅動所述第一發電裝置工作。
[0032]作為第二方面，本發明提出一種發電廠，包括第二發電裝置、電動機及上述任意一項的能量儲存系統，所述第二發電裝置與電動機電連接，所述電動機與增壓裝置傳動連接。
[0033]本發明提出的能量儲存系統包括增壓裝置、儲能單元、壓能轉換單元及第一發電裝置;儲存能量時，通過增壓裝置將機械能轉換為液體的壓能儲存在儲能單元內，釋放能量時，壓能轉換單元將液體的壓能轉換成機械能，進而帶動發電機工作。與現有的儲能方式相比，本發明具有能量轉換效率高、成本低廉、環保、無污染等突出優點。
【附圖說明】
[0034]構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0035]圖1為本發明具體實施例提供的發電廠的工作原理圖；
[0036]圖2為本發明具體實施例提供的壓能轉換單元的工作原理圖之一；
[0037]圖3為本發明具體實施例提供的壓能轉換單元的工作原理圖之二；
[0038]圖4為本發明具體實施例提供的一種運動轉換裝置的結構示意圖。
[0039]附圖標記說明:
[0040]丨一增壓裝置2 一儲能單元3—壓能轉換單元 4 一第一發電裝置
[0041]5—儲存池6—第二發電裝置 7—電動機21—氣體儲存腔
[0042]22—液體儲存腔31—驅動缸32—運動轉換裝置33—第一閥組
[0043]34—第二閥組 321—增壓缸322—液壓馬達 323—曲軸
【具體實施方式】
[0044]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0045]如圖1所示，本發明具體實施例提出了一種發電廠，該發電廠具體包括第二發電裝置6、電動機7及能量儲存系統，能量儲存系統具體包括增壓裝置1(具體可以是離心栗或者柱塞栗)、儲能單元2、壓能轉換單元3、第一發電裝置4及儲存池5，第二發電裝置6與電動機7電連接，電動機7與增壓裝置I傳動連接;儲能單元2設置有氣體儲存腔21及液體儲存腔22，氣體儲存腔21內裝有氣體;增壓裝置I與液體儲存腔22相連，用于將液體增壓并輸入至液體儲存腔22;壓能轉換單元3包括驅動缸31及運動轉換裝置32，驅動缸31的一端與液體儲存腔22連接，另一端與運動轉換裝置32連接，用于將液體的壓能轉換成直線運動;運動轉換裝置32與第一發電裝置4相連，用于將直線運動轉換成旋轉運動，進而驅動第一發電裝置4工作。其中，運動轉換裝置32包括增壓缸321和液壓馬達322，驅動缸31的活塞與增壓缸321的活塞通過連桿連接;增壓缸321與液壓馬達322連接，用于將液壓油加壓后提供給液壓馬達322，液壓馬達322與第一發電裝置4傳動連接。
[0046]儲存能量時，第二發電裝置6提供的電能驅使電動機7轉動，進而帶動增壓裝置I工作，增壓裝置I將儲存池5內的液體加壓后輸送至儲能單元2，隨著儲能單元2內液體的體積增大，儲能單元2內的壓力也隨之增大，相應地，其儲存的能量也越多。釋放能量時，高壓液體驅使驅動缸31往復動作，驅動缸31帶動增壓缸321往復運動，增壓缸321將液壓油加壓后提供給液壓馬達322，驅使液壓馬達322工作，最終，液壓馬達322帶動第一發電裝置4工作。
[0047]在上述實施例中，驅動缸31和增壓缸321的數量可以根據需要進行布置，驅動缸31與增壓缸321—一匹配形成增壓組，多個增壓組一起給液壓馬達322提供液壓油。
[0048]在較優的實施例中，驅動缸31和增壓缸321的數量均為兩個，驅動缸31與增壓缸321一一匹配形成第一增壓組和第二增壓組，第一增壓組和第二增壓組交替給液壓馬達322提供液壓油;為了控制工作過程，能量儲存系統還配置有相應的控制閥，具體實現形式至少有以下四種:
[0049]I)如圖2所示，驅動缸31和增壓缸321均都是單作用缸(即只設有無桿腔，不設有桿腔)，能量儲存系統還配置有第一閥組33和第二閥組34。在第一狀態下，第一閥組33將第一增壓組的驅動缸31的無桿腔與液體儲存腔22連通，并將第二增壓組的驅動缸31的無桿腔與儲存池5連通;同時，第二閥組34將第一增壓組的增壓缸321的無桿腔與液壓馬達322的進油口連通，并將第二增壓組的增壓缸321的無桿腔與液壓馬達322的回油口連通。在第二狀態下，第一閥組33將第二增壓組的驅動缸31的無桿腔與液體儲存腔22連通，并將第一增壓組的驅動缸31的無桿腔與儲存池5連通；同時，第二閥組34將第二增壓組的增壓缸321的無桿腔與液壓馬達322的進油口連通，將第一增壓組的增壓缸321的無桿腔與液壓馬達322的回油口連通。
[0050]2)如圖3所示，驅動缸31為雙作用缸(即設置有有桿腔和無桿腔)，兩個驅動缸31的有桿腔相互連通，能量儲存系統配置有第一閥組33;在第一狀態下，第一閥組33將第一增壓組的驅動缸31的無桿腔與液體儲存腔22連通，并將第二增壓組的驅動缸31的無桿腔與儲存池5連通。在第二狀態下，第一閥組33將第二增壓組的驅動缸31的無桿腔與液體儲存腔22連通，并將第一增壓組的驅動缸31的無桿腔與儲存池5連通。
[0051]3)驅動缸31為雙作用缸(即設置有有桿腔和無桿腔)，增壓缸321為單作用缸，能量儲存系統配置有第一閥組33和第二閥組34;在第一狀態下，第一閥組33將第一增壓組的驅動缸31的無桿腔與液體儲存腔22連通，并將第二增壓組的驅動缸31的無桿腔與儲存池5連通;同時，第二閥組34將第一增壓組的增壓缸321的無桿腔與液壓馬達322的進油口連通，并將第二增壓組的增壓缸321的無桿腔與液壓馬達322的回油口連通。在第二狀態下，第一閥組33將第二增壓組的驅動缸31的無桿腔與液體儲存腔22連通，并將第一增壓組的驅動缸31的無桿腔與儲存池5連通；同時，第二閥組34將第二增壓組的增壓缸321的無桿腔與液壓馬達322的進油口連通，并將第一增壓組的增壓缸321的無桿腔與液壓馬達322的回油口連通。
[0052]4)驅動缸31為雙作用缸，增壓缸321為單作用缸，能量儲存系統配置有第一閥組33、第二閥組34及液壓油箱，且液壓馬達322的回油口與液壓油箱連通。在第一狀態下，第一閥組33將第一增壓組的驅動缸31的無桿腔與液體儲存腔22連通，并將第二增壓組的驅動缸31的無桿腔與儲存池5連通；同時，第二閥組34將第一增壓組的增壓缸321的無桿腔與液壓馬達322的進油口連通，并將第二增壓組的增壓缸321的無桿腔與液壓油箱連通。在第二狀態下，第一閥組33將第二增壓組的驅動缸31的無桿腔與液體儲存腔22連通，并將第一增壓組的驅動缸31的無桿腔與儲存池5連通；同時，第二閥組34將第二增壓組的增壓缸321的無桿腔與液壓馬達322的進油口連通，并將第一增壓組的增壓缸321的無桿腔與液壓油箱連通。
[0053]在其它實施例中，運動轉換裝置32為曲軸323，如圖4所示，曲軸323上設置有多個曲拐，每個曲拐與一個驅動缸31鉸接，多個驅動缸31之間的相位角均勻分布，曲軸323的輸出端與第一發電裝置4傳動連接;顯然，通過曲軸323可以直接將驅動缸31的直線運動轉換為旋轉運動。
[0054]在上述實施例中，優先采用水作為儲能的液體，以降低成本。
[0055]在其它實施例中，可以采用液壓油作為儲能的液體，對應地，采用液壓馬達322作為壓能轉換單元3，液壓馬達322的進油口與容積腔的液體輸出口相連，液壓馬達322的轉軸與第一發電裝置4相連，用于驅動所述第一發電裝置4工作。與上述實施例相比，采用液壓馬達322直接將液體的壓能轉換為機械能，極大簡化了系統結構。
[0056]與現有的儲能方式相比，本發明通過特殊結構的能量儲存系統提高了能量轉換效率，且具有成本低廉、安全、環保等優勢。
[0057]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種能量儲存系統，其特征在于，包括增壓裝置(I)、儲能單元、壓能轉換單元(3)及第一發電裝置(4)，所述儲能單元設置有容積腔，所述容積腔內裝有氣體;所述增壓裝置(I)與容積腔相連，用于將液體增壓并輸入至所述容積腔； 所述壓能轉換單元(3)包括驅動缸(31)及運動轉換裝置(32);所述驅動缸(31)的一端與容積腔的液體輸出口連接，另一端與運動轉換裝置(32)連接，用于將液體的壓能轉換成直線運動;所述運動轉換裝置(32)與第一發電裝置(4)相連，用于將直線運動轉換成旋轉運動，進而驅動所述第一發電裝置(4)工作。2.根據權利要求1所述的能量儲存系統，其特征在于，所述運動轉換裝置(32)包括增壓缸(321)和液壓馬達(322)，所述驅動缸(31)的活塞與增壓缸(321)的活塞通過連桿連接;所述增壓缸(321)與液壓馬達(322)連接，用于將液壓油加壓后提供給液壓馬達(322)，所述液壓馬達(322)與第一發電裝置(4)傳動連接。3.根據權利要求2所述的能量儲存系統，其特征在于，包括多個所述驅動缸(31)和多個所述增壓缸(321)，且所述驅動缸(31)與增壓缸(321)—一匹配形成增壓組，多個所述增壓組給液壓馬達(322)提供液壓油。4.根據權利要求2所述的能量儲存系統，其特征在于，包括兩個所述驅動缸(31)和兩個所述增壓缸(321)，且所述驅動缸(31)與增壓缸(321)—一匹配形成第一增壓組和第二增壓組，所述第一增壓組和第二增壓組交替給液壓馬達(322)提供液壓油。5.根據權利要求4所述的能量儲存系統，其特征在于，還包括第一閥組(33)、第二閥組(34)和儲存池(5)，所述驅動缸(31)、增壓缸(321)均包括無桿腔； 在第一狀態下，所述第一閥組(33)將第一增壓組的驅動缸(31)的無桿腔與容積腔的液體輸出口連通，并將第二增壓組的驅動缸(31)的無桿腔與儲存池(5)連通；同時，所述第二閥組(34)將第一增壓組的增壓缸(321)的無桿腔與液壓馬達(322)的進油口連通，并將第二增壓組的增壓缸(321)的無桿腔與液壓馬達(322)的回油口連通； 在第二狀態下，所述第一閥組(33)將第二增壓組的驅動缸(31)的無桿腔與容積腔的液體輸出口連通，并將第一增壓組的驅動缸(31)的無桿腔與儲存池(5)連通；同時，所述第二閥組(34)將第二增壓組的增壓缸(321)的無桿腔與液壓馬達(322)的進油口連通，將第一增壓組的增壓缸(321)的無桿腔與液壓馬達(322)的回油口連通。6.根據權利要求4所述的能量儲存系統，其特征在于，還包括第一閥組(33)和儲存池(5)，所述驅動缸(31)設置有有桿腔和無桿腔，兩個所述驅動缸(31)的有桿腔相互連通； 在第一狀態下，所述第一閥組(33)將第一增壓組的驅動缸(31)的無桿腔與容積腔的液體輸出口連通，并將第二增壓組的驅動缸(31)的無桿腔與儲存池(5)連通； 在第二狀態下，所述第一閥組(33)將第二增壓組的驅動缸(31)的無桿腔與容積腔的液體輸出口連通，并將第一增壓組的驅動缸(31)的無桿腔與儲存池(5)連通。7.根據權利要求6所述的能量儲存系統，其特征在于，還包括第二閥組(34)，且所述增壓缸(321)設置有無桿腔； 在第一狀態下，所述第二閥組(34)將第一增壓組的增壓缸(321)的無桿腔與液壓馬達(322)的進油口連通，并將第二增壓組的增壓缸(321)的無桿腔與液壓馬達(322)的回油口連通； 在第二狀態下，所述第二閥組(34)將第二增壓組的增壓缸(321)的無桿腔與液壓馬達(322)的進油口連通，并將第一增壓組的增壓缸(321)的無桿腔與液壓馬達(322)的回油口連通。8.根據權利要求6所述的能量儲存系統，其特征在于，還包括第二閥組(34)和液壓油箱，所述增壓缸(321)設置有無桿腔，所述液壓馬達(322)的回油口與液壓油箱連通； 在第一狀態下，所述第二閥組(34)將第一增壓組的增壓缸(321)的無桿腔與液壓馬達(322)的進油口連通，并將第二增壓組的增壓缸(321)的無桿腔與液壓油箱連通； 在第二狀態下，所述第二閥組(34)將第二增壓組的增壓缸(321)的無桿腔與液壓馬達(322)的進油口連通，并將第一增壓組的增壓缸(321)的無桿腔與液壓油箱連通。9.根據權利要求1所述的能量儲存系統，其特征在于，所述運動轉換裝置(32)設置有曲軸(323)，所述曲軸(323)與第一發電裝置(4)傳動連接;多個所述驅動缸(31)與曲軸(323)連接，用于驅使曲軸(323)旋轉。10.根據權利要求9所述的能量儲存系統，其特征在于，多個所述驅動缸(31)之間的相位角均勻分布。11.根據權利要求1至10任意一項所述的能量儲存系統，其特征在于，所述容積腔包括氣體儲存腔(21)及液體儲存腔(22)，所述增壓裝置(I)與液體儲存腔(22)相連，所述液體輸出口設置于液體儲存腔(22)上。12.根據權利要求1至10任意一項所述的能量儲存系統，其特征在于，所述液體為水。13.根據權利要求1至10任意一項所述的能量儲存系統，其特征在于，所述增壓裝置(I)為離心栗或者柱塞栗。14.一種能量儲存系統，其特征在于，包括增壓裝置(I)、儲能單元、壓能轉換單元(3)及第一發電裝置(4)，所述儲能單元設置有容積腔，所述容積腔內裝有氣體;所述增壓裝置(I)與容積腔相連，用于將液體增壓并輸入至所述容積腔； 所述液體為液壓油，所述壓能轉換單元(3)為液壓馬達，所述液壓馬達的進油口與容積腔的液體輸出口相連，所述液壓馬達的轉軸與第一發電裝置(4)相連，用于驅動所述第一發電裝置(4)工作。15.—種發電廠，其特征在于，包括第二發電裝置(6)、電動機(7)及權利要求1至14任意一項所述的能量儲存系統，所述第二發電裝置(6)與電動機(7)電連接，所述電動機(7)與增壓裝置(I)傳動連接。
【文檔編號】F03B13/00GK105822486SQ201610341820
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】易小剛
【申請人】三重型能源裝備有限公司, 三一重型能源裝備有限公司