一种水渗透压储能发电系统

1.本发明涉及渗透压储能技术领域，尤其是涉及一种水渗透压储能发电系统。


背景技术：

[0002]“碳达峰、碳中和”对目前国内能源消费结构发起挑战，全国不同地区纷纷出现“弃风”、“弃光”等现象，若能有效将这些无法接入国家电网的“弃电”利用起来进行储能，会有很大的节能效益。储能领域目前应用较为广泛的有空气压缩储能系统，铅酸电池蓄能系统。
[0003]
专利cn201810742064.7公开了一种恒压压缩空气储能装置,包括储存室,所述储存室通过一水管连接有一蓄水池，所述蓄水池沿竖直方向高于储存室设置,储存室内设置有一储气袋，所述储气袋通过穿过储存室的气管分别连接有压缩管路和发电管路，所述压缩管路将空气压缩送入储气袋中,所述发电管路将储存的高压气体释放出来进行发电。该专利储能效率较低，需要大型储气装置，需要特定的地质条件且依赖燃烧化石能源，储能投资大，不容易进行推广。
[0004]
专利cn201811098611.9公开了一种超声波铅酸蓄电池,包括电池壳、电池盖、集群组、至少一个超声波换能器.电池壳顶部开设有容纳腔,电池壳外壁上开设有贯穿至容纳腔的排液口,排液口中设有密封塞，电池盖底部设有若干绝缘耐腐蚀的振动条,集群组包括若干正极板、若干负极板、若干隔板,各正极板与负极板交错叠放一起,各隔板分别设置在正极板与负极板之间,集群组设置在容纳腔中,各振动条分别穿插于正极板与隔板之间、及负极板与隔板之间,超声波换能器设置在电池盖顶面上。但是存在容量不稳定，能量密度低、寿命短，关键存在很大安全隐患，且有重金属污染的风险。
[0005]
基于以上储能技术的不足，需要更多关注新能源储能技术。近年来，渗透能发电技术得到关注。由于淡水或低盐度溶液的水分子密集程度高于盐水或高盐度溶液，因此淡水或低盐度溶液的水分子会“自发”地渗透过半透膜渗入盐水或高盐度溶液一侧，从而对隔膜产生压力称为渗透压。由渗透压产生的能量称为渗透能。渗透能是海洋能中储能最多的一种新型可再生能源。目前渗透能发电技术已有相关研究及应用，但在储能领域未见报道。


技术实现要素：

[0006]
发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明公开了一种水渗透压储能发电系统，本系统能够充分利用由太阳能、风能产生，却因电力不稳定问题无法输入国家电网使用的“弃电”进行回收利用，加入能量回收装置，使系统的能耗大幅度降低，节能效果显著。
[0007]
技术方案：本发明所公开的水渗透压储能发电系统，包括稀盐水浓缩储能部分和浓盐水渗透能发电部分；
[0008]
所述稀盐水浓缩储能部分包括：稀盐水箱，所述稀盐水箱依次通过第一阀、第一低压泵连接能量回收装置的低压进水口，所述能量回收装置的高压出水口依次通过第二阀、高压泵、第三阀连接半透膜组件，所述半透膜组件通过第四阀和第五阀分别连接淡水箱和能量回收装置的高压进水口，所述能量回收装置的低压出水口通过第六阀连接浓盐水箱；
[0009]
所述浓盐水渗透能发电部分包括：淡水箱，所述淡水箱依次通过第七阀、第二低压泵、第八阀连接半透膜组件；浓盐水箱，所述浓盐水箱依次通过第九阀、第一低压泵连接能量回收装置的低压进水口进行能量交换，高压出水口依次通过第二阀、高压泵、第三阀连接半透膜组件，第一低压泵、高压泵和第二低压泵分别使浓盐水、淡水同时通过半透膜组件进行渗透发电。
[0010]
进一步的，所述浓盐水渗透能发电部分，半透膜组件部分压力水流通过第十阀驱动水轮机发电。
[0011]
进一步的，所述水轮机出水处连接稀盐水箱，实现回收。
[0012]
进一步的，所述半透膜组件另一部分压力水流通过第五阀进入能量回收装置高压入水口，与低压侧进水进行压力交换，提升低压水流扬程，降低高压泵能耗。
[0013]
进一步的，所述能量回收装置中，低压水流经能量交换后通过第十一阀连接稀盐水箱。
[0014]
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：从稀盐水箱启动浓缩储能模式，在少量的电力支持下即可实现储能—发电循环自动化工作，系统的储能效率为82.32％高于已经工程化设施，效率为40％的压缩空气储能系统；此系统对由太阳能、风能产生，却因电力不稳定问题无法接入国家电网使用的“弃电”进行回收利用，采用压力回收装置二次节能，极大提高了能量利用率，有效避免了资源浪费，同时整个系统工作自动化程度高、性能稳定。
附图说明
[0015]
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
[0016]
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
[0017]
如图1所示的水渗透压储能发电系统，包括稀盐水浓缩储能部分和浓盐水渗透能发电部分，各部件的连接关系如图所示，可直接应用于各类储能工厂。
[0018]
利用无法上网电能和电网过剩电能驱动渗透浓缩模式，依次开启第一阀2、第一低压泵3、第二阀5、高压泵6、第三阀7、第四阀9、第五阀10，第六阀12，关闭第九阀 17、第七阀14、第八阀16和第十一阀20。在稀盐水箱1侧，稀盐水箱1通过第一阀2 与第一低压泵3连接，第一低压泵3出水口与能量回收装置4低压进水口相连接，经过能量交换后，高压出水口通过第二阀5与高压泵6进水口相连接，高压泵6出口通过第三阀7与半透膜组件8相连接。借助第一低压泵3、高压泵6的压力使稀盐水通过半透膜组件8进行反渗透浓缩，水分子在高于渗透压的压力驱动下透过半透膜分离出淡水，而水中的盐离子被截留使得稀盐水被浓缩，稀盐水的渗透压增大，渗透能增加，实现电能转换成盐溶液的渗透能得以储存。此时半透膜组件通过第四阀9和第五阀10分别与淡水箱11和能量回收装置4高压进水口连接。半透膜组件8处分离得到的淡水回收至淡水箱11，得到的浓盐水通过能量回收装置4高压进水口与低压侧进水进行压力交换，交换得到的低压水流通过第六阀12进入浓盐水箱13。
[0019]
在电网短时间内达到满负荷甚至过负荷的缺电时段，启动发电模式。依次开启第九阀17、第一低压泵3、第二阀5、高压泵6、第三阀7、第七阀14、第二低压泵15、第八阀16、第
十阀18、第五阀10、第十一阀20，关闭第四阀9、第六阀12。在淡水箱11 侧，淡水箱11通过第七阀14与第二低压泵15进水口连接，第二低压泵15出水口通过第八阀16与半透膜组件8连接。在浓盐水箱13侧，浓盐水箱13通过第九阀17与第一低压泵3进水口连接，第一低压泵3出水口与能量回收装置4低压进水口相连接，经过能量交换后，高压出水口通过第二阀5与高压泵6进水口相连接，高压泵6出水口通过第三阀7与半透膜组件8相连接。第一低压泵3、高压泵6和第二低压泵15分别使浓盐水、淡水同时通过半透膜组件8进行渗透发电。在半透膜组件8处，浓盐水汲取淡水至浓盐水侧，提高渗透压，产生压力水流。1/3压力水流通过第十阀18驱动水轮机发电，发电后的水流直接回收至稀盐水箱1；2/3压力水流通过第五阀10进入能量回收装置4 高压入水口，与低压侧进水进行压力交换，提升低压水流扬程，降低高压泵6能耗。交换得到的低压水流经过能量交换后从低压出水口通过第十一阀20回收至稀盐水箱1。