[发明专利]一种储能释能装置

说明书

技术领域

本发明属于热力及流体机械范畴，涉及储能技术，特别是抽水储能、压缩空气储能、热力相变储能及用于发电、加热水、供冷和供水的释能系统。

背景技术

当前，电力储能主要是为了解决两方面的问题，一是解决白天和晚上以及由于季节性变化造成的电网上的电力供需不平衡。二是解决由于可再生能源发电受到自然条件的影响，造成的供电不稳定和间歇供电。这些发电量与用电量之间的不平衡及电压波动问题，对电力系统的安全运行造成了很大的麻烦，也使能量的有效利用率大大降低。为了解决发电量与用电量之间的不平衡问题，人们采取了储能技术削峰填谷，将过多的发电量储存起来，在用电量需求大时补充进电网。在供电方面，储能技术能够维持电力系统稳定运行，避免因为用电量波动对电网的冲击，减少电网消耗。在用电方面，用户可根据电价的峰谷值来选择电能的储存和释放，提高用电的经济效益。同时，储能系统还是分布式能源系统的的关键技术，分布式式能源系统采用大量小型分布式能源系统代替常规大型集中式能源系统，并且，由于系统的容量较小，系统负荷的波动也将大幅度增加，因此，采用能量储存系统作为负荷平衡装置是分布式能源系统必须考虑的措施。

目前已有的储能技术包括抽水储能、压缩空气储能、蓄电池储能、超导储能、飞轮储能和超级电容器储能、相变储热储能等，但由于容量、储能周期、能量密度、充放电效率、寿命、投资运行费用、环保、自然条件等因素影响，目前已在大型商业系统中运行的只有抽水储能和压缩空气储能两种。

抽水储能电站系统具有技术成熟、效率高、容量大等优点，是目前应用最广泛的储能发电系统。但是抽水储能发电系统需要特殊的地理条件建造水库和水坝，选址困难，同时建设周期长、投资大、环境影响大，因此受到很多限制。

压缩空气储能发电系统，技术并不复杂，但通常需要合适的洞穴或矿井来储存高压空气，这极大地限制了空气储能的发展；此外，压缩空气在释放过程中压力不断减小，为保证膨胀机稳定运行，需要通过稳压装置将高压空气节流降压后使用，或为保证透平机稳定运行，将燃料与压缩空气混合输入燃气轮机一起混合燃烧，调节输出动力。这些过程要么浪费了大量的压缩能，要么还会造成环境污染。

中国发明申请号为201110137038的申请文献中提出了“一种抽水压缩空气储能系统”，该系统在用电低谷时通过水泵将水从储水池压入气压罐，使罐内气体受到压缩，从而将电能转化为空气的内能储存起来；在用电高峰时，气压罐中高压空气将水压出，经输水管道驱动水轮机并带动发电机发电。该系统特别适用于分布式小型储能系统，但该系统储能密度较低且没有加热水功能等。

另据报道，德国人发明了一种被称为水利岩石储能技术，其基本原理是：用圆柱体活塞形的岩石嵌放在形状相同的储水室中，有富裕电力时，泵会把水压入储水室中，此时岩石活塞就会被水压提起，即将电能转化成了重力势能。而当电网需要补充电能供应时，闸门会打开，此时岩石活塞会下降，挤压储水室中的水流经水轮机来发电，将重力势能转化成电能。该系统的储能能力取决于岩石活塞的密度、尺寸、质量和被抬高的高度等，由于岩石的密度并不高，岩石活塞的尺寸会很大，如果大型化，施工/安装都存在很多困难。另外，活塞能被提升的高度最多是其自身的一半，否则会侧倾。

中国发明申请号为201310088097的申请文献中提出了“一种正逆有机朗肯循环储能的方法及系统”，该系统是利用相变储能，储能密度大，可稳定连续实现电能储存及释放；但是，此系统没有考虑热力循环过程中的低品位热能和冷量的有效利用。

本发明人申请的专利号为201720164588的“一种储能装置”专利所提出的技术方案中有一储水罐和一低压工质罐，在有充足水源和热源的地方这一储水罐和低压工质罐的存在是不必要的，而且增加了装置的成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种储能密度高、能量损失小、受地理环境条件影响小、施工安装方便；或可实现一种波动能源输入，一种能源稳定输出；或多种波动能源联合输入一种稳定能源输出；或可储热发电、抽水压缩气体储能发电、加热冷水、供冷、供水的多功能储能和能量转换系统。

为达到上述目的和解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：