一种液控压缩空气储能系统的制作方法

本发明涉及储能，尤其涉及一种液控压缩空气储能系统。

背景技术：

1、液控抽水压缩空气储能技术融合等温压缩与虚拟抽蓄的优势，但水力设备水泵水轮机运行时需要相对稳定且连续可调的水头，而压缩空气储能充、释能过程中储气容器内气体体积持续变化，气体压力会发生大幅波动。储气容器内压力持续变化会造成水头不稳定，水力机组偏离最佳效率区间，引发效率下降、机组振动增大等问题。

2、针对上述问题，现有技术设置水气共容舱和恒压罐，水气共容舱依靠大幅变化的气体压力实现储能，恒压罐维持恒定压力以保障水力机组高效运行；采用液压装置耦合变压储气侧与定压水轮机侧，实现宽压力区间平稳压力匹配。该液压装置为一组同轴连接、活塞面积按等比数列排布的多级液压缸，通过阀门切换各液压缸正向出力、反向出力或短路的投入状态，形成多种有效活塞面积比。当水气共容舱内气体压力升高时，切换至大变压比，减小水气共容舱侧活塞面积，稳定恒压罐侧等效输出力；当舱内压力降低时，切换更小面积比组合，使活塞杆两侧合力大致平衡，残余不平衡力依靠补偿电机抵消。

3、然而，该多级液压缸调压方案受离散面积配比、活塞往复结构等限制，存在效率低、可靠性差、易损耗、储能释能耗时长的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的低效、易损耗和耗时长等技术问题，本发明提供了一种液控压缩空气储能系统，具有无额外能量损耗、系统效率更高、无需频繁切换阀门、可靠性更高、可快速完成压能转移的特点和优点。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种液控压缩空气储能系统，所述液控压缩空气储能系统包括：

3、储水箱，所述储水箱内存储有第一液体；

4、第一水气共容舱，所述第一水气共容舱内储存有第一气体及第一液体，所述第一气体具备有第一压力；

5、第一储能组件，所述第一储能组件包括第一驱动件及第一水泵，所述第一水泵分别与所述储水箱及所述第一水气共容舱连通，所述第一驱动件与所述第一水泵传动连接，所述第一驱动件由富余电能驱动，并带动所述第一水泵将所述第一液体由所述储水箱抽取至所述第一水气共容舱，并提升所述第一压力；

6、第一释能组件，所述第一释能组件包括第一水轮机及第一发电机，所述第一水轮机分别与所述第一水气共容舱及所述储水箱连通，所述第一水轮机与所述第一发电机传动连接，以在用电高峰时驱动所述第一水气共容舱内的所述第一液体回流至所述储水箱，并带动所述第一水轮机转动，所述第一发电机同时发电，且所述第一压力下降。

7、优选的，所述液控压缩空气储能系统，还包括：

8、第一稳压组件，所述第一稳压组件包括第二水轮机，所述第二水轮机分别与所述第一水气共容舱及所述储水箱连通，所述第一水气共容舱释放所述第一液体至所述储水箱，并带动所述第二水轮机转动，以通过降低所述第一水气共容舱内压力的方式实现所述第一压力的恒定。

9、优选的，所述液控压缩空气储能系统，还包括：

10、第二稳压组件，所述第二稳压组件包括第三水轮机及第二水气共容舱，所述第二水气共容舱内存储有第二气体及第一液体，所述第二气体具备第二压力，所述第二水气共容舱通过所述第三水轮机与所述储水箱连通，所述第三水轮机与所述第二水轮机传动连接，以实现所述第三水轮机与所述第二水轮机同步转动，所述第二稳压组件包括第一状态及第二状态；其中，

11、在所述第一状态下，所述第二水轮机带动所述第三水轮机转动，以将所述储水箱内的所述第一液体抽取至所述第二水气共容舱，并提升所述第二压力；

12、在所述第二状态下，所述第一液体由所述第二水气共容舱进入所述储水箱，并带动所述第三水轮机转动，所述第三水轮机带动所述第二水轮机转动，所述第二水轮机将所述储水箱内的第一液体抽取至所述第一水气共容舱，以通过提升所述第一水气共容舱内压力的方式实现所述第一压力的恒定。

13、优选的，所述第二稳压组件内设置有两个以上所述第三水轮机，两个以上所述第三水轮机间串联和/或并联设置。

14、优选的，两个以上所述第三水轮机沿第一方向依次间隔设置，且两相邻所述第三水轮机通过第一传动杆串联，以实现所有所述第三水轮机的同步转动。

15、优选的，任一所述第三水轮机与所述第二水轮机间通过第二传动杆串联，以实现所述第三水轮机与所述第二水轮机的同步转动。

16、优选的，所述第二稳压组件，包括：

17、第一管路件，各所述第三水轮机均配套设置有一组所述第一管路件，所述第一管路件包括第一连接管、第二连接管及第二控制阀，所述第二水气共容舱通过第一连接管与所述第三水轮机连通，所述第三水轮机通过所述第二连接管与所述储水箱连通，所述第二控制阀与所述第一连接管连通，以实现所述第一连接管的通断。

18、优选的，所述第二稳压组件，还包括：

19、第二管路件，所述第二稳压组件中所述第三水轮机由所述第二管路件连通，以实现所述第三水轮机的串并联切换。

20、优选的，任意两所述第三水轮机组成所述第三水轮机组，所述第二管路件包括第三连接管及第一控制阀，所述第一控制阀设置在所述第三连接管上，以实现所述第三连接管的通断，所述第三连接管的第一端与所述第三水轮机组中一所述第三水轮机相连的第一连接管连通，所述第三连接管的第二端与所述第三水轮机组中另一所述第三水轮机相连的第二连接管连通。

21、优选的，所述第一稳压组件，还包括：

22、第三管路件，所述第三管路件包括第四连接管、第五连接管及第三控制阀，所述第一水气共容舱通过所述第四连接管与所述第二水轮机连通，所述第二水轮机通过所述第五连接管与所述储水箱连通，所述第三控制阀与所述第四连接管连通，以控制所述第四连接管的通断。

23、相对于现有技术，本技术的液控压缩空气储能系统包括第一储能件及第一释能件，第一储能件包括第一驱动件及第一水泵，在电力富余的情况下，由富余电能驱动第一驱动件转动，并带动第一水泵将储水箱内的第一液体抽取至第一水气共容舱，从而对水气共容舱内的第一气体形成压缩，以此将多余电能转化为第一气体的压力能并完成储能。而在用电高峰时，第一气体驱动第一液体由水气共容舱流向储水箱，并带动第一水轮机转动，进而驱动第一发电机产出电能并馈入电网，实现能量释放。本技术采用液气耦合的储能释能结构，无需依托天然地势落差与大型水库，彻底摆脱了传统抽水蓄能对地形、水源条件的限制，选址灵活，适用场景更广，可有效实现电网削峰填谷。且液控压缩空气储能系统可通过在水气共容舱内喷淋等方式实现等温压缩与膨胀，提高储能效率。

24、发明人在研发过程中发现，现有采用多级液压缸调压的同类储能方案仍存在明显短板，缺陷主要由两点因素造成：其一，液压缸仅能依靠活塞组合形成有限离散面积比，无法匹配储气舱连续变化的气压，必须增设补偿电机持续输出能量抵消残余压差，产生额外能耗，系统整体运行效率偏低；其二，依靠活塞往复运动完成压力能量传递，配套大量切换阀门频繁启停，不仅密封部件易损耗、系统可靠性差，同时活塞往复流速受限，储能、释能耗时较长。

25、针对上述缺陷，发明人提出以水泵水轮机组替代传统活塞液压缸的改进思路：将原有两侧活塞结构替换为同轴联动的水泵水轮机，针对水气共容舱持续变化的气压配置多台水泵水轮机，通过管路阀门切换机组串并联拓扑适配不同压力区间，让调压机组始终维持在高效工况区间运行，从根源上解决现有液压缸方案效率低、可靠性差、储能释能周期长的问题。