一种重力液压抽水压气混合储能系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术涉及一种重力液压抽水压气混合储能系统及其运行方法，属于储能技术领域。解决气体压缩和膨胀过程中，压力变化较大，导致水力/液压机械处压力变化较大的问题。包括低压水池、低压油箱、抽水模块、水油双介质增压模块、储能模块和发电模块，低压水池、抽水模块、水油双介质增压模块建立循环连接，低压油箱、水油双介质增压模块、储能模块、发电模块建立循环连接。本发明专利技术通过水油双介质增压模块来实现水气共容罐内较大压力变幅与水力机械处较小水头变幅之间的切换，提升了水泵和液压马达的运行稳定性；本发明专利技术水气共容舱体外部由水包裹，可减小空气压缩、膨胀过程中的温度变化，而不需要额外增加功率输入以控温。不需要额外增加功率输入以控温。不需要额外增加功率输入以控温。

【技术实现步骤摘要】
一种重力液压抽水压气混合储能系统及其运行方法


[0001]本专利技术涉及一种混合储能系统及其运行方法，属于储能


技术介绍

[0002]在化石能源不断消耗和环境污染日益加剧的今天，推动能源结构绿色转型势在必行，储能技术在电网中的作用日益关键。抽水蓄能和压缩空气储能是两种常见的储能方式，但传统的抽水蓄能技术选址条件苛刻，储能密度低；而压缩空气储能技术选址受限于洞穴，且压缩机和膨胀机运行效率不高。在全球能源科技竞争日趋激烈的背景下，高效、环保、稳定的新型储能系统亟待形成。
[0003]近年来，已有研究将抽水储能与压缩空气储能技术相结合，解决了压缩机与膨胀机运行效率不高的问题，提升了储能效率。例如：公开号为CN106321343A，专利技术创造名称为一种基于液体温度控制的等温压缩空气储能发电系统及其方法，其技术方案为通过换热器实现了液体活塞内液体温度的控制，继而实现了罐体内气体温度的控制，具有效率高、环保、摩擦损失小的优势；公开号为CN115788745A，专利技术创造名称为一种可调水头的抽水压缩空气储能系统及运行方法，其技术方案为通过可逆式水轮发电机组抽水储能和放水发电，并存储空气压缩时产生的压缩热，在空气膨胀做功时用于升温空气。但其均存在着水力机械处运行压力变幅较大的问题。
[0004]因此，亟需提出一种重力液压抽水压气混合储能系统及其运行方法，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0005]针对现有液压压缩空气储能技术的不足，本专利技术提供一种重力液压抽水压气混合储能系统及其运行方法，在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]一种重力液压抽水压气混合储能系统，包括低压水池、低压油箱、抽水模块、水油双介质增压模块、储能模块和发电模块，低压水池、抽水模块、水油双介质增压模块建立循环连接，低压油箱、水油双介质增压模块、储能模块、发电模块建立循环连接。
[0008]优选的：所述抽水模块包括变速水泵、囊式蓄能器和第九控制阀，所述低压水池的出口、第九控制阀、变速水泵、囊式蓄能器顺次连接。
[0009]优选的：所述储能模块包括高压油箱、重力活塞、水气共容舱、压缩机和第十一控制阀，重力活塞与储能容器滑动连接，重力活塞将储能容器分为上下设置的高压油箱、水气共容舱，水气共容舱、第十一控制阀、压缩机顺次连接。
[0010]优选的：所述发电模块包括液压马达和第十控制阀，高压油箱的出口、第十控制阀、液压马达、低压油箱的入口顺次连接。
[0011]优选的：所述水油双介质增压模块包括水液压缸、活塞杆、油液压缸、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀、第七控制阀和第八控制阀，活塞杆的两端分别与水液压缸、油液压缸滑动连接，且活塞杆将水液压缸、油液压缸分成左右两个内腔，变速水泵通过第六控制阀、第八控制阀分别与水液压缸左右两侧的入口连接，低压水池入口通过第五控制阀、第七控制阀与水液压缸左右两侧的出口连接，高压油箱入口通过第二控制阀、第四控制阀与油液压缸左右两侧的出口连接，低压油箱的出口通过第一控制阀、第三控制阀与油液压缸左右两侧的入口连接。
[0012]优选的：水液压缸内活塞杆的作用面积大于油液压缸内活塞杆的作用面积。
[0013]优选的：水气共容舱所在部分的储能容器表面由水包裹。
[0014]一种重力液压抽水压气混合储能系统的运行方法，包括以下步骤：
[0015]步骤一：在系统第一次运行前，应进行压力预置过程，通过压缩机给水气共容舱内预置压力为p1的压缩空气；
[0016]步骤二：储能时，变频水泵抽水进入到水液压缸的右/左侧，推动其内活塞左/右行，将油液压缸左/右侧的液压油挤出到高压油箱中，向上顶起重力活塞，推动水气共容舱内的水体向上运行，压缩空气以储存能量；当活塞杆达到最左/右端时，切换到右/左行方向；循环往复进行，直至水气共容舱内空气压力达到设定值p2；
[0017]步骤三：发电时，水气共容舱内的高压空气膨胀，推动重力活塞下行，将下方高压油箱内的液压油排出到液压马达处发电，发电后的液压油返回到低压油箱，当水气共容罐内的空气压力降至设定压力p1后，发电过程结束。
[0018]本专利技术具有以下有益效果：
[0019]1.本专利技术通过水油双介质增压模块实现了水泵所提供水压势能提升的目的，将变速水泵处的较小水头变幅转换成水气共容罐内的较大压力变幅，实现了变速水泵的稳定、安全运行；
[0020]2.本专利技术同时以重力活塞重力势能和压缩空气内能两种方式存储能量，提升了系统的储能密度；
[0021]3.本专利技术变速水泵所抽水体与液压马达发电所用液压油都未曾与高压空气接触，空气溶解量少，变速水泵和液压马达受气蚀影响小，更加安全；
[0022]4.本专利技术所述储能系统不消耗化石燃料，不会产生环境污染，不受地理条件限制；
[0023]5.本专利技术所述储能系统大型化后的储能效率可达70％以上。
附图说明
[0024]图1是一种重力液压抽水压气混合储能系统的结构示意图；
[0025]图2是一种重力液压抽水压气混合储能系统的储能运行流程框图；
[0026]图3是一种重力液压抽水压气混合储能系统的发电运行流程框图。
[0027]图中：1
‑
变速水泵、2
‑
囊式蓄能器、3
‑
低压水池、4
‑
水液压缸、5
‑
活塞杆、6
‑
油液压缸、7
‑
低压油箱、8
‑
液压马达、9
‑
高压油箱、10
‑
重力活塞、11
‑
水气共容舱、12
‑
压缩机、21
‑
第一控制阀、22
‑
第二控制阀、23
‑
第三控制阀、24
‑
第四控制阀、25
‑
第五控制阀、26
‑
第六控制阀、27
‑
第七控制阀、28
‑
第八控制阀、29
‑
第九控制阀、30
‑
第十控制阀、31
‑
第十一控制阀。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本专利技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0029]具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种重力液压抽水压气混合储能系统，包括低压水池3、低压油箱7、抽水模块、水油双介质增压模块、储能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重力液压抽水压气混合储能系统，其特征在于：包括低压水池(3)、低压油箱(7)、抽水模块、水油双介质增压模块、储能模块和发电模块，低压水池(3)、抽水模块、水油双介质增压模块建立循环连接，低压油箱(7)、水油双介质增压模块、储能模块、发电模块建立循环连接。2.根据权利要求1所述的一种重力液压抽水压气混合储能系统，其特征在于：所述抽水模块包括变速水泵(1)、囊式蓄能器(2)和第九控制阀(29)，所述低压水池(3)的出口、第九控制阀(29)、变速水泵(1)、囊式蓄能器(2)顺次连接。3.根据权利要求2所述的一种重力液压抽水压气混合储能系统，其特征在于：所述储能模块包括高压油箱(9)、重力活塞(10)、水气共容舱(11)、压缩机(12)和第十一控制阀(31)，重力活塞(10)与储能容器滑动连接，重力活塞(10)将储能容器分为上下设置的高压油箱(9)、水气共容舱(11)，水气共容舱(11)、第十一控制阀(31)、压缩机(12)顺次连接。4.根据权利要求3所述的一种重力液压抽水压气混合储能系统，其特征在于：所述发电模块包括液压马达(8)和第十控制阀(30)，高压油箱(9)的出口、第十控制阀(30)、液压马达(8)、低压油箱(7)的入口顺次连接。5.根据权利要求4所述的一种重力液压抽水压气混合储能系统，其特征在于：所述水油双介质增压模块包括水液压缸(4)、活塞杆(5)、油液压缸(6)、第一控制阀(21)、第二控制阀(22)、第三控制阀(23)、第四控制阀(24)、第五控制阀(25)、第六控制阀(26)、第七控制阀(27)和第八控制阀(28)，活塞杆(5)的两端分别与水液压缸(4)、油液压缸(6)滑动连接，且活塞杆(5)将水液压缸(4)、油液压缸(6)分成左右两个内腔，变速水泵(1)通过第六控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨彪，李德友，王洪杰，付晓龙，王传超，高玉杰，张怡，王慧斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：