一种压缩膨胀式储能系统及储能控制方法技术方案

本发明专利技术提供的一种压缩膨胀式储能系统及储能控制方法，储能系统包括：第一储能模块，其压缩耗功大于其膨胀产功；第二储能模块，其压缩耗功小于其膨胀产功；第一储能模块与第二储能模块之间通过主轴进行同轴连接，主轴上连接有电动发电机，电动发电机用于提供第一储能模块所需的机械能和吸收第二储能模块的机械能；第一/二储能模块的压缩回路上均设有储热罐，第一/二储能模块的膨胀回路上均设有储冷罐。本发明专利技术提供的储能系统中，第一储能模块运行时，仅用作电产生冷、热并储存；第二储能模块运行时，利用存储的冷和热产生电能。可以根据使用需求，在第一储能模块与第二储能模块之间进行选择切换；上述的储能系统的运行模式，灵活可调。可调。可调。

【技术实现步骤摘要】
一种压缩膨胀式储能系统及储能控制方法


[0001]本专利技术涉及热泵储电
，具体涉及一种压缩膨胀式储能系统及储能控制方法。

技术介绍

[0002]随着传统能源的日益枯竭，当今社会对可再生能源利用的要求越来越高。如何提高可再生能源的利用效率、改善可再生能源的利用品质成为全球关注的焦点问题。储能技术被认为是可再生能源大规模应用的关键技术。
[0003]目前储能技术包括抽水蓄能、压缩空气储能等物理储能和锂电池等电化学储能技术，但是其大规模应用存在着成本高、安全性差等问题。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有储能技术中的成本高、储能密度低和安全性差缺陷，从而提供一种压缩膨胀式储能系统及储能控制方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供的压缩膨胀式储能系统，包括：
[0006]第一储能模块，所述第一储能模块的压缩耗功大于其膨胀产功；
[0007]第二储能模块，所述第二储能模块的压缩耗功小于其膨胀产功；
[0008]所述第一储能模块与所述第二储能模块之间通过主轴进行同轴连接，所述主轴上连接有电动发电机，所述电动发电机用于提供所述第一储能模块所需的机械能和吸收所述第二储能模块的机械能；
[0009]所述第一/二储能模块的压缩回路上均设有储热罐，所述第一/二储能模块的膨胀回路上均设有储冷罐。
[0010]进一步地，所述第一/二储能模块均具有多级压缩机组和多级膨胀机组，所述多级压缩机组中的压缩机与所述多级膨胀机组中的膨胀机之间一一对应，对应的所述压缩机与所述膨胀机之间均通过传动轴进行同轴连接、构成一个储能单元；
[0011]所述第一储能模块的各压缩膨胀单元之间均通过第一齿轮箱进行传动连接，所述第二储能模块的各压缩膨胀单元之间均通过第二齿轮箱进行传动连接；所述第一齿轮箱的主齿轮上伸出有第一齿轮轴，所述第二齿轮箱的主齿轮上伸出有第二齿轮主轴，所述第一齿轮轴与所述第二齿轮轴同轴设置、且分别与所述电动发电机连接。
[0012]进一步地，各所述储能单元中压缩机与膨胀机的匹配关系为：高压级与高压级匹配、低压级与低压级匹配。
[0013]进一步地，所述第一储能模块与所述电动发电机之间通过第一离合器进行连接，所述第二储能模块与所述电动发电机之间通过第二离合器进行连接。
[0014]进一步地，所述第一/二离合器均为电磁离合器、摩擦式离合器和液力离合器中的一种。
[0015]进一步地，所述第一储能模块与所述第二储能模块共用所述储热/冷罐。
[0016]进一步地，所述第一/二储能模块中的压缩机组均为离心式，所述第一/二储能模块中的膨胀机组均为向心式。
[0017]进一步地，所述第一/二储能模块的压缩机组以及膨胀机组上均设有与外界环境隔离的隔热层。
[0018]一种压缩膨胀式储能系统的储能控制方法，包括以下步骤：
[0019]当第一储能模块工作时，闭合第一离合器、同时断开第二离合器，使储热罐以及储冷罐仅与第一储能模块串联连通；此时，电动发电机为所述第一储能模块提供动力；
[0020]当第二储能模块工作时，闭合第二离合器、同时断开第一离合器，使储热罐以及储冷罐仅与第二储能模块串联连通；此时，电动发电机吸收所述第二储能模块的机械能、并转化为电能。
[0021]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0022]1.本专利技术提供的压缩膨胀式储能系统，第一储能模块的压缩耗功大于其膨胀产功，第二储能模块的压缩耗功小于其膨胀产功；第一储能模块运行时，仅用作电产生冷、热并储存；第二储能模块运行时，利用存储的冷和热产生电能。可以根据使用需求，在第一储能模块与第二储能模块之间进行选择切换；上述的储能系统的运行模式，灵活可调。在热泵储电技术，上述第一储能模块和第二储能模块产出的热能和冷能，通过逆向布雷顿循环(热泵循环)将热能从储冷器内部“抽出”至储热器，并存储冷能与热能；当需要电能的时候，通过正向布雷顿循环(动力循环)将存储的热能和冷能转化为电能。
[0023]2.本专利技术提供的压缩膨胀式储能系统，压缩机与膨胀机同轴布置、构成一个储能单元，各储能单元之间通过齿轮箱进行传动连接，电动发电机通过主轴与齿轮箱相连；上述的传动方式，使整体系统的布局更加紧凑，占地空间小。
[0024]3.本专利技术提供的压缩膨胀式储能系统，各储能单元中压缩机与膨胀机的匹配关系，避免系统中气体管路布置的交叉。
[0025]4.本专利技术提供的压缩膨胀式储能系统，第一储能模块与所述第二储能模块共用储热/冷罐，使整体系统的布局更加紧凑，并且有助于降低设备成本。
[0026]5.本专利技术提供的压缩膨胀式储能系统，隔热层的设置，避免第一/二储能模块中的气体与外界环境进行热交换而导致能量的损失。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术中提供的储能系统的流程图。
[0029]附图标记说明：
[0030]1、第一储能模块；2、第二储能模块；3、电动发电机；4、储热罐；5、储冷罐；6、第一低压级压缩机；7、第一高压级压缩机；8、第一低压级膨胀机；9、第一高压级膨胀机；10、第一传动轴；11、第二传动轴；12、第一齿轮箱；13、第二低压级压缩机；14、第二高压级压缩机；15、第二低压级膨胀机；16、第二高压级膨胀机；17、第三传动轴；18、第四传动轴；19、第二齿轮
箱；20、第一齿轮轴；21、第二齿轮轴；22、第一离合器；23、第二离合器；24、第一控制阀；25、第二控制阀；26、第三控制阀；27、第四控制阀；28、第一气路；29、第二气路；30、第三气路；31、第四气路；32、第五气路；33、第六气路；34、第七气路；35、第八气路；36、第九气路；37、第十气路；38、第十一气路；39、第十二气路。
具体实施方式
[0031]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0033]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩膨胀式储能系统，其特征在于，包括：第一储能模块(1)，所述第一储能模块(1)的压缩耗功大于其膨胀产功；第二储能模块(2)，所述第二储能模块(2)的压缩耗功小于其膨胀产功；所述第一储能模块(1)与所述第二储能模块(2)之间通过主轴进行同轴连接，所述主轴上连接有电动发电机(3)，所述电动发电机(3)用于提供所述第一储能模块(1)所需的机械能和吸收所述第二储能模块(2)的机械能；所述第一/二储能模块的压缩回路上均设有储热罐(4)，所述第一/二储能模块的膨胀回路上均设有储冷罐(5)。2.根据权利要求1所述的压缩膨胀式储能系统，其特征在于，所述第一/二储能模块均具有多级压缩机组和多级膨胀机组，所述多级压缩机组中的压缩机与所述多级膨胀机组中的膨胀机之间一一对应，对应的所述压缩机与所述膨胀机之间均通过传动轴进行同轴连接、构成一个储能单元；所述第一储能模块(1)的各压缩膨胀单元之间均通过第一齿轮箱(12)进行传动连接，所述第二储能模块(2)的各压缩膨胀单元之间均通过第二齿轮箱(19)进行传动连接；所述第一齿轮箱(12)的主齿轮上伸出有第一齿轮轴(20)，所述第二齿轮箱(19)的主齿轮上伸出有第二齿轮轴(21)，所述第一齿轮轴(20)与所述第二齿轮轴(21)同轴设置、且分别与所述电动发电机(3)连接。3.根据权利要求2所述的压缩膨胀式储能系统，其特征在于，各所述储能单元中压缩机与膨胀机的匹配关系为：高压级与高压级匹配、低压级与...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，张涵，陈海生，林曦鹏，李文，左志涛，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：