一种水气热综合储能系统及方法与流程

技术特征：
1.一种水气热综合储能系统，其特征在于，包括多个压力容器、水泵(21)、水轮机(3)、发电电动机(4)、发电电动机驱动控制器(5)、气泵(22)、热源(62)和散热器(61)；其中，发电电动机(4)通过发电电动机驱动控制器(5)连接电网；发电电动机(4)分别连接水泵(21)和水轮机(3)；多个压力容器之间相互连接；其中至少一个压力容器分别连接热源(62)、散热器(61)和气泵(22)，其余的压力容器分别连接水泵(21)、水轮机(3)；热源(62)在压力容器加热增压阶段用于加热压力容器内的气体；气泵(22)用于补充压力容器内的气体；散热器(61)在压力容器降温阶段对压力容器内的气体降温；水泵(21)和水轮机(3)分别用于实现压力容器储能阶段和释能发电阶段；储能系统通过压力容器降温、压力容器储能、压力容器加热增压、释能发电四个顺序及并列的阶段，实现储能及释能的过程。2.根据权利要求1所述的一种水气热综合储能系统，其特征在于，发电电动机(4)分别通过传动机构连接水泵(21)和水轮机(3)；发电电动机(4)分时与水泵(21)和水轮机(3)连接，分别实现压力容器储能和释能发电；在压力容器储能阶段，发电电动机驱动控制器(5)从电网获取电能，控制发电电动机(4)驱动水泵(21)将水在不同的压力容器之间转移；在释能发电阶段，压力容器中的水带动水轮机(3)运行并驱动发电电动机(4)发电，向电网输出电能；发电电动机(4)的类型为双馈异步电机或同步电机；发电电动机(4)在压力容器储能阶段工作于电动机状态，在发电电动机驱动控制器(5)的驱动下带动水泵(21)工作，把水送入压力容器内；发电电动机(4)在释能发电阶段工作于发电机状态，在发电电动机驱动控制器(5)的控制下，由水轮机(3)驱动发电；发电电动机驱动控制器(5)根据发电电动机(4)的结构采用不同的形式，发电电动机(4)为双馈异步电机时采用双馈变流器变流器，发电电动机(4)为同步电机时采用全功率变流器；发电时与发电电动机(4)构成变速恒频发电系统，电动时与发电电动机(4)构成变速驱动系统。3.根据权利要求1所述的一种水气热综合储能系统，其特征在于，水泵(21)和水轮机(3)可以独立配置，也可以合并为水泵水轮机(213)，水泵(21)和水轮机(3)或水泵水轮机(213)通过传动机构连接发电电动机(4)。4.根据权利要求1所述的一种水气热综合储能系统，其特征在于，压力容器用于储存水及/或压缩气体，压力容器之间通过气传输管道和气传输阀门相连；压力容器通过储能管道和储能阀门分别连接水泵(21)的进出水口；压力容器通过释能管道和释能阀门分别连接水轮机(3)的进出水口；压力容器通过补气管道和补气阀门连接气泵(22)，用于补充压力容器内的气体量。5.根据权利要求1所述的一种水气热综合储能系统，其特征在于，压力容器中设置有两个热交换器，压力容器中的两个热交换器分别通过加热阀门和散热阀门连接热源(62)和散热器(61)中的热交换器，实现热交换，在释能发电阶段和压力容器加热增压阶段实现对压力容器中的气体加热以增加压力容器内的压力提高释能阶段的发电量，在压力容器储能阶
段和压力容器降温阶段实现对压力容器中的气体散热以降低压力容器内的压力减少储能阶段所消耗的能量。6.根据权利要求5所述的一种水气热综合储能系统，其特征在于，所述热源(62)为地热、太阳能、生物质能、沼气、燃气、化学燃料类的以物理、化学方法产生高温的能源，用于通过热交换器对压力容器内的气体加热，进而提高压力容器内的压力，实现压力容器加热增压；所述散热器(61)用于通过热交换器对压力容器内的气体降温，进而降低压力容器内的压力，实现压力容器降温，减少储能时所消耗的能量。7.根据权利要求4所述的一种水气热综合储能系统，其特征在于，压力容器中安装有喷淋装置；喷淋装置通过储能管道和储能阀门连接水泵(21)，将水泵(21)送入的水以喷淋的方式喷入压力容器内，对压力容器中气体进行降温。8.根据权利要求4所述的一种水气热综合储能系统，其特征在于，压力容器通过气连通阀门与大气连通，与大气平衡压力，并在压力容器的压力超限时连通大气释压，保护压力容器。9.根据权利要求4所述的一种水气热综合储能系统，其特征在于，压力容器中设置有隔热模块；隔热模块由隔热材料构成，浮于压力容器内的水面上，用于减少压力容器中水与气体之间的热交换。10.基于权利要求1～9任一项所述的一种水气热综合储能系统的水气热综合储能方法，其特征在于，一种水气热综合储能系统中，压力容器降温阶段和压力容器储能阶段可以同时进行或压力容器降温阶段先进行之后再开始压力容器储能阶段，两个阶段可以重叠；压力容器加热增压阶段和释能发电阶段可以同时进行或压力容器加热增压阶段先进行之后再开始释能发电阶段，两个阶段可以重叠；水从一个输出水的压力容器进入另一个输入水的压力容器，再返回原来的输出水的压力容器，完成一次储能、释能循环的水气热综合储能方法，具体包括以下阶段：s1：压力容器散热降温阶段，所有阀门关闭，所有传动机构分断后，散热阀门和压力容器之间互连的气传输阀门打开，压力容器内的热交换器与散热器(61)内的热交换器连通，将压力容器内的热量带出，使压力容器内的气体降温，进而降低压力容器内的气体压力；压力容器散热降温阶段与压力容器储能阶段部分重叠，压力容器散热降温阶段不能晚于压力容器储能阶段结束；s2：压力容器储能阶段，在压力容器散热降温阶段持续一段时间后，输出水的压力容器对应的气传输阀门关闭，输出水的压力容器连接水泵(21)的入水口的储能阀门、输入水的压力容器连接水泵(21)的出水口的储能阀门以及输出水的压力容器对应的气连通阀门打开，发电电动机(4)与水泵(21)之间的传动机构连接，水泵(21)在处于电动机状态的发电电动机(4)驱动下，经发电电动机驱动控制器(5)从电网吸收能量，水泵(21)从输出水的压力容器抽水，通过喷淋器向输入水的压力容器泵水，输入水的压力容器内由于液体增加，内部气体被压缩，实现储能；s3：压力容器加热增压阶段，散热阀门关闭、输出水的压力容器连接水泵(21)的入水口的储能阀门、输入水的压力容器连接水泵(21)的出水口的储能阀门关闭；热源(62)工作产
生高温，加热阀门打开，压力容器内的热交换器与热源(62)内的热交换器连通，将热源(62)内的热量送入压力容器内，使压力容器内的气体温度升高，进而提高压力容器内的气体压力；压力容器加热增压阶段与释能发电阶段的部分重叠，压力容器加热增压阶段不能晚于释能发电阶段结束；s4：释能发电阶段，发电电动机(4)与水泵(21)之间的传动机构分断，发电电动机(4)与水轮机(3)之间的传动机构连接，输出水的压力容器连接水轮机(3)的出水口的释能阀门、输入水的压力容器连接水轮机(3)的入水口的释能阀门打开，输入水的压力容器中的水经释能管道进入水轮机(3)，水轮机(3)通过传动机构驱动处于发电机状态的发电电动机(4)，经发电电动机驱动控制器(5)向电网发送能量，水从水轮机(3)出来后，通过释能管道进入输出水的压力容器中。

技术总结
本发明公开了一种水气热综合储能系统及方法。所述系统包括多个压力容器、水泵、水轮机、发电电动机、发电电动机驱动控制器、气泵、热源和散热器；发电电动机通过发电电动机驱动控制器连接电网；发电电动机分别连接水泵和水轮机；多个压力容器之间相互连接；至少一个压力容器分别连接热源、散热器和气泵，其余的压力容器分别连接水泵、水轮机；储能系统通过压力容器降温、压力容器储能、压力容器加热增压、释能发电四个顺序及并列的阶段，实现储能及释能的过程。本发明以液体作为储能、释能的工作介质，可降低系统的能量损失，提高系统效率。提高系统效率。提高系统效率。


技术研发人员：谢宝忠
受保护的技术使用者：广州华南鑫沨能源科技有限公司
技术研发日：2021.09.18
技术公布日：2022/2/6