本發(fā)明涉及儲(chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著全球能源互聯(lián)網(wǎng)概念的提出與技術(shù)的發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性起到越來(lái)越重要的作用。儲(chǔ)能技術(shù)打破電能產(chǎn)生與消耗在時(shí)間和空間上的限制，起到削峰填谷、提高系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定的作用。另外，隨著新能源發(fā)電規(guī)模的日益擴(kuò)大與分布式發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，電力儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用可平抑風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源發(fā)電的隨機(jī)性和間歇性，提高新能源發(fā)電規(guī)模與并網(wǎng)容量。

因此希望有一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)壓縮空氣儲(chǔ)能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮空氣的儲(chǔ)能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)包含：儲(chǔ)氣單元A、壓縮罐B、第一抽蓄發(fā)電單元G1、第二抽蓄發(fā)電單元G2以及外部低壓水池L、第一氣體管道1、第一液體管道2、第二液體管道3和低壓氣體管道4；所述第一氣體管道1連接所述儲(chǔ)氣單元A和所述壓縮罐B，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1的一側(cè)經(jīng)所述第一液體管道2連接所述儲(chǔ)氣單元A，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1的另一側(cè)經(jīng)所述第二液體管道3連接所述壓縮罐B，所述第二抽蓄發(fā)電單元G2經(jīng)液體管道分別與所述壓縮罐B和所述外部低壓水池L連接。

優(yōu)選地，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1和所述第二抽蓄發(fā)電單元G2分別構(gòu)成兩套儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，各自交替獨(dú)立運(yùn)行；第一套儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)將所述儲(chǔ)氣單元A作為下水池，將壓縮罐B作為上水池，利用所述第一抽蓄發(fā)電單元G1實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能和發(fā)電過(guò)程；第二套儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)將外部低壓水池L作為下水池，將壓縮罐B作為上水池，利用所述第二抽蓄發(fā)電單元G2實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能和發(fā)電過(guò)程。

優(yōu)選地，所述交替獨(dú)立運(yùn)行是指，在儲(chǔ)能過(guò)程中，所述第二抽蓄發(fā)電單元G2運(yùn)行在儲(chǔ)能過(guò)程中，將所述壓縮罐B內(nèi)氣體壓縮到與所述儲(chǔ)氣單元A相同的壓強(qiáng)后，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1開(kāi)始運(yùn)行，將所述壓縮罐B內(nèi)氣體等壓遷移到儲(chǔ)氣罐中；在發(fā)電過(guò)程中，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1運(yùn)行，將儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體等壓遷移到所述壓縮罐B后，所述第二抽蓄發(fā)電單元G2開(kāi)始運(yùn)行，壓縮氣體在所述壓縮罐B內(nèi)膨脹做功，最終將氣體壓縮能轉(zhuǎn)成電能。

優(yōu)選地，所述第一套儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)中的所述第一抽蓄發(fā)電單元G1利用所述儲(chǔ)氣單元A與所述壓縮罐B內(nèi)部液面高度差進(jìn)行儲(chǔ)能和發(fā)電，并實(shí)現(xiàn)氣體在所述儲(chǔ)氣單元A與所述壓縮罐B間等壓遷移；所述第二套儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)中的所述第二抽蓄發(fā)電單元G2通過(guò)液體流入流出所述壓縮罐B控制氣體在所述壓縮罐B內(nèi)壓縮和膨脹實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能和發(fā)電。

優(yōu)選地，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1和所述第二抽蓄發(fā)電單元G2采用可變速抽蓄機(jī)組，或者所述第一抽蓄發(fā)電單元G1和所述第二抽蓄發(fā)電單元G2采用液壓活塞機(jī)構(gòu)；當(dāng)所述第一抽蓄發(fā)電單元G1和所述第二抽蓄發(fā)電單元G2采用液壓活塞機(jī)構(gòu)時(shí)，所述液壓活塞機(jī)構(gòu)將外界能源換化為活塞桿直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能或者另一組液壓缸所連接的外部液體勢(shì)能源的勢(shì)能，且所述第一抽蓄發(fā)電單元G1和所述第二抽蓄發(fā)電單元G2可對(duì)同一外部液體勢(shì)能源進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

優(yōu)選地，可采用液體驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)所述儲(chǔ)氣單元A與所述壓縮罐B間氣體等壓遷移；所述儲(chǔ)氣單元A位于所述壓縮罐B上部時(shí)，將儲(chǔ)氣單元作為上水池，將壓縮罐作為下水池。

優(yōu)選地，所述壓縮罐B采用單個(gè)壓縮罐獨(dú)立運(yùn)行、多個(gè)壓縮罐組合運(yùn)行、多個(gè)壓縮罐并列運(yùn)行或壓縮罐成對(duì)運(yùn)行的方式進(jìn)行連接；所述儲(chǔ)能系統(tǒng)中的所述壓縮罐B與所述第二抽蓄發(fā)電單元G2采用成組運(yùn)行或者多組并列運(yùn)行的方式進(jìn)行連接；所述壓縮罐成對(duì)運(yùn)行是指，第二抽蓄發(fā)電單元G2連接第一壓縮罐和第二壓縮罐，其中第一壓縮罐進(jìn)行氣體壓縮或膨脹時(shí)，第二壓縮罐連通低壓氣體管道作為下水池運(yùn)行。

優(yōu)選地，在所述第一氣體管道1和所述第二液體管道3之間設(shè)置緩沖罐C與所述壓縮罐B并聯(lián)，緩沖罐C為壓力容器或管道，或在多個(gè)所述壓縮罐B并列運(yùn)行中選擇一個(gè)或多個(gè)作為緩沖罐C運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)第一抽蓄發(fā)電單元G1的連續(xù)運(yùn)行。

優(yōu)選地，在所述緩沖罐C與所述壓縮罐B的液體連接管道上安裝有源驅(qū)動(dòng)裝置,提高所述壓縮罐B的液體流入流出速度，或在所述緩沖罐C與所述壓縮罐B之間設(shè)置高度差，無(wú)需附加液體驅(qū)動(dòng)設(shè)備，通過(guò)閥門控制氣體自發(fā)轉(zhuǎn)移；在所述緩沖罐C與所述壓縮罐B間設(shè)置高度差，實(shí)現(xiàn)壓縮氣體在所述緩沖罐C與所述壓縮罐B間自動(dòng)轉(zhuǎn)移，當(dāng)設(shè)置所述緩沖罐C的位置高于所述壓縮罐B時(shí)，所述壓縮罐B中的壓縮氣體自動(dòng)向所述緩沖罐C轉(zhuǎn)移；當(dāng)設(shè)置所述緩沖罐C的位置低于所述壓縮罐B時(shí)，所述緩沖罐C中壓縮氣體自動(dòng)向所述壓縮罐B轉(zhuǎn)移。

優(yōu)選地，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1控制氣體在所述儲(chǔ)氣單元A與所述壓縮罐B間的等壓遷移的方法包括：

連通連接所述儲(chǔ)氣單元A與所述壓縮罐B之間的氣體管道，第一抽蓄發(fā)電單元控制壓縮氣體在所述儲(chǔ)氣單元A與所述壓縮罐B之間的等壓遷移方向，具有儲(chǔ)能運(yùn)行模式和發(fā)電運(yùn)行模式；

在儲(chǔ)能運(yùn)行模式下，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1消耗外界能量將所述儲(chǔ)氣單元A中的水送入所述壓縮罐B中，將所述壓縮罐B中的高壓氣體通過(guò)氣體管道轉(zhuǎn)移至所述儲(chǔ)氣單元A中，外界能量轉(zhuǎn)換成水的勢(shì)能；

在發(fā)電運(yùn)行模式下，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1利用兩側(cè)水的壓強(qiáng)差做功發(fā)電，所述壓縮罐B內(nèi)的水進(jìn)入所述儲(chǔ)氣單元A中，所述儲(chǔ)氣單元A中的高壓氣體通過(guò)氣體管道轉(zhuǎn)移至所述壓縮罐B，水的勢(shì)能轉(zhuǎn)換成電能或其他形式能量。

優(yōu)選地，所述第二抽蓄發(fā)電單元G2通過(guò)液體流入流出所述壓縮罐B控制氣體在所述壓縮罐B內(nèi)壓縮和膨脹實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能和發(fā)電的方法包括：

在儲(chǔ)能運(yùn)行模式下，所述第二抽蓄發(fā)電單元G2消耗外界能量將外部低壓水池L中的水送入所述壓縮罐B中，并將所述壓縮罐B內(nèi)低壓氣體壓縮成高壓氣體，外界能量轉(zhuǎn)換成空氣的壓縮勢(shì)能；

在發(fā)電運(yùn)行模式下，所述壓縮罐B內(nèi)的高壓氣體膨脹做功，所述壓縮罐B中的水在高壓氣體的推動(dòng)下驅(qū)動(dòng)所述第二抽蓄發(fā)電單元G2發(fā)電，將空氣的壓縮勢(shì)能轉(zhuǎn)換成電能或其他形式能量。

優(yōu)選地，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)布置于陸地，增設(shè)外部低壓水池作為所述第一抽蓄發(fā)電單元G1的下水池，所述儲(chǔ)氣單元A經(jīng)液體管道與外部低壓水池相連，所述儲(chǔ)氣單元A氣體壓強(qiáng)由該外部低壓水池與所述儲(chǔ)氣單元A的液面高度差決定。

優(yōu)選地，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)布置于海洋，所述儲(chǔ)氣單元A采用深潛于水底的無(wú)底沉箱，所述儲(chǔ)氣單元A的氣體壓強(qiáng)由海面與所述儲(chǔ)氣單元A的液面高度差決定，海洋作為所述儲(chǔ)能系統(tǒng)的下水池。

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了壓縮空氣儲(chǔ)能，具有建設(shè)規(guī)模大、建造成本和運(yùn)行成本較低、場(chǎng)地限制少、壽命長(zhǎng)和安全可靠性高的特點(diǎn)，在不具備建設(shè)抽水蓄能電站自然條件的地區(qū)、遠(yuǎn)離消費(fèi)中心的大型風(fēng)電場(chǎng)和太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)，建設(shè)壓縮空氣儲(chǔ)能電站具有顯著優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明第四實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明第五實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明第六實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明第七實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明第八實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明第九實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明第十實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明第十實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本發(fā)明第十實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是本發(fā)明第十實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是本發(fā)明第十實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15是本發(fā)明第十一實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16是本發(fā)明第十二實(shí)施例的基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17是本發(fā)明實(shí)施例中的抽蓄發(fā)電單元壓縮空氣方案結(jié)構(gòu)示意圖；

圖18是本發(fā)明實(shí)施例中空氣壓縮機(jī)壓縮空氣方案示意圖；

圖19是本發(fā)明實(shí)施例中緩沖罐實(shí)現(xiàn)方式示意圖；

圖20是本發(fā)明另一實(shí)施例的緩沖罐實(shí)現(xiàn)方式示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

在本發(fā)明一寬泛實(shí)施例中：基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)包含：儲(chǔ)氣單元、壓縮罐、第一抽蓄發(fā)電單元、第二抽蓄發(fā)電單元以及外部低壓水池、第一氣體管道、第一液體管道、第二液體管道和低壓氣體管道；第一氣體管道連接儲(chǔ)氣單元和壓縮罐，第一抽蓄發(fā)電單元的一側(cè)經(jīng)第一液體管道連接儲(chǔ)氣單元，第一抽蓄發(fā)電單元的另一側(cè)經(jīng)第二液體管道連接壓縮罐，第二抽蓄發(fā)電單元經(jīng)液體管道分別與壓縮罐和外部低壓水池連接。

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖。第一氣體管道1連接儲(chǔ)氣單元A和壓縮罐B，第一抽蓄發(fā)電單元G1一側(cè)經(jīng)第一液體管道2連接儲(chǔ)氣單元A，另一側(cè)經(jīng)第二液體管道3連接壓縮罐B，第二抽蓄發(fā)電單元G2分別經(jīng)第一液體管道5和第二液體管道6連接壓縮罐B和外部低壓水池L，壓縮罐B連接外部低壓氣體管道4。

在基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能時(shí)，壓縮罐B內(nèi)經(jīng)低壓氣體管道4預(yù)置低壓氣體，關(guān)閉閥門F2、F3、F7，打開(kāi)閥門F6，第二抽蓄發(fā)電單元G2消耗電能，將外部低壓水池L中的水抽入壓縮罐B中壓縮氣體至高壓，關(guān)閉閥門F6，打開(kāi)閥門F1、F2、F3，壓縮罐B與儲(chǔ)氣單元A連通，第一抽蓄發(fā)電單元G1消耗電能，將儲(chǔ)氣單元A中的液體經(jīng)第一液體管道2和第二液體管道3抽入壓縮罐B中，同時(shí)壓縮罐B中的高壓氣體等壓遷移到儲(chǔ)氣單元A中，在此過(guò)程中電能轉(zhuǎn)換成壓縮罐B中水的勢(shì)能，壓縮罐B中充滿液體，關(guān)閉所有閥門；重復(fù)上述過(guò)程。

在該基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)電時(shí)，初始狀態(tài)為壓縮罐B內(nèi)充滿液體，所有閥門關(guān)閉；打開(kāi)閥門F1、F2、F3，儲(chǔ)氣單元A與壓縮罐B內(nèi)氣體壓強(qiáng)相等，壓縮罐B內(nèi)液體在壓縮罐B與儲(chǔ)氣單元A內(nèi)液面高度差作用下，經(jīng)第二液體管道3、第一抽蓄發(fā)電單元G1、第一液體管道2流入儲(chǔ)氣單元A中，并驅(qū)動(dòng)第一抽蓄發(fā)電單元G1發(fā)電，同時(shí)一定量的高壓氣體從儲(chǔ)氣單元A中等壓遷移到壓縮罐B中，關(guān)閉閥門F1、F2、F3，打開(kāi)閥門F6，高壓氣體在壓縮罐B中膨脹推動(dòng)壓縮罐內(nèi)液體經(jīng)第一液體管道5、第二抽蓄發(fā)電單元G2、第二液體管道6流入外部低壓水池，同時(shí)帶動(dòng)第二抽蓄發(fā)電單元G2發(fā)電；膨脹結(jié)束后打開(kāi)閥門F7，第二抽蓄發(fā)電單元G2消耗電能將壓縮罐B注滿液體，關(guān)閉所有閥門；重復(fù)上述過(guò)程。

儲(chǔ)氣單元A與壓縮罐B具有高度差時(shí)，可利用第一抽蓄發(fā)電單元G1進(jìn)行儲(chǔ)能與發(fā)電，當(dāng)儲(chǔ)氣單元A與壓縮罐B不具有高度差時(shí)，利用第一抽蓄發(fā)電單元G1控制高壓氣體在儲(chǔ)氣單元A與壓縮罐B間轉(zhuǎn)移。

圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖，在圖1所示系統(tǒng)基礎(chǔ)上，在第一氣體管道1與第二液體管道3間增加緩沖罐C與壓縮罐B并聯(lián)，并在壓縮罐B液體管道接口處增加液體驅(qū)動(dòng)裝置M，可實(shí)現(xiàn)第一抽蓄發(fā)電單元G1的連續(xù)運(yùn)行，且使第一抽蓄發(fā)電單元G1與第二抽蓄發(fā)電單元G2的運(yùn)行相互獨(dú)立。

在該基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能時(shí)，初始狀態(tài)，壓縮罐B中預(yù)置低壓氣體，關(guān)閉閥門F4、F5、F7,打開(kāi)閥門F6，第二抽蓄發(fā)電單元G2將外部低壓水池L中的液體抽入壓縮罐B中壓縮氣體至高壓，關(guān)閉閥門F6；打開(kāi)閥門F4、F5、F8，液體驅(qū)動(dòng)裝置M通過(guò)控制緩沖罐C中液體向壓縮罐B中轉(zhuǎn)移使壓縮罐B中的高壓氣體等壓遷移到緩沖罐C中，關(guān)閉閥門F4、F5、F8，壓縮罐B進(jìn)行第二次氣體壓縮儲(chǔ)能過(guò)程；打開(kāi)閥門F1、F2、F3，第一抽蓄發(fā)電單元G1消耗電能將儲(chǔ)氣單元A中液體抽入緩沖罐C中，將電能轉(zhuǎn)換為液體勢(shì)能，同時(shí)使緩沖罐C中高壓氣體等壓遷移到儲(chǔ)氣單元A中，通過(guò)控制進(jìn)出緩沖罐C的液體流量，緩沖罐C中的高壓氣體可持續(xù)轉(zhuǎn)移至儲(chǔ)氣單元A中，直到壓縮罐B完成第二次氣體壓縮儲(chǔ)能過(guò)程，第二次向緩沖罐C等壓遷移氣體，壓縮罐B向緩沖罐C等壓遷移高壓氣體時(shí)，閥門F1、F2、F3可以不關(guān)閉，第一抽蓄發(fā)電單元G1連續(xù)運(yùn)行。

在該基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)電時(shí)，閥門F1、F2、F3始終打開(kāi)，第一抽蓄發(fā)電單元G1可利用緩沖罐C與儲(chǔ)氣單元A內(nèi)液面高度差進(jìn)行發(fā)電，緩沖罐C內(nèi)的液體進(jìn)入儲(chǔ)氣單元A中，儲(chǔ)氣單元A中的壓縮氣體轉(zhuǎn)移至儲(chǔ)氣罐C中；壓縮罐B完成上一次氣體膨脹發(fā)電過(guò)程并重新充滿液體后，關(guān)閉閥門F6、F7，打開(kāi)閥門F4、F5、F8，液體驅(qū)動(dòng)裝置M控制壓縮罐內(nèi)液體向緩沖罐轉(zhuǎn)移,并從緩沖罐向壓縮罐等壓遷移適量高壓氣體，關(guān)閉閥門F4、F5、F8，打開(kāi)閥門F6，壓縮罐與第二抽蓄發(fā)電單元G2進(jìn)入下一個(gè)氣體膨脹發(fā)電過(guò)程；通過(guò)控制進(jìn)出緩沖罐C的液體流量，第一抽蓄發(fā)電單元G1可連續(xù)發(fā)電，且使其與第二抽蓄發(fā)電單元G2的運(yùn)行過(guò)程相互獨(dú)立。

圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖。壓縮罐B1與抽蓄發(fā)電單元G2、壓縮罐B2與抽蓄發(fā)電單元G3可同時(shí)運(yùn)行，也可分時(shí)運(yùn)行。

圖4為本發(fā)明第四實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖。壓縮罐采用成對(duì)運(yùn)行方式，即第一壓縮罐B1、第二壓縮罐B2與緩沖罐C分別經(jīng)第二液體管道3、第一氣體管道1并聯(lián)，連接第一壓縮罐B1與緩沖罐C的液體管道連接液體驅(qū)動(dòng)裝置M，第一壓縮罐B1經(jīng)第二抽蓄發(fā)電單元G2與第二壓縮罐B2相連，第一壓縮罐B1經(jīng)液體驅(qū)動(dòng)裝置M1連接外部低壓水池。

在該基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能時(shí)，一方面，閥門F1、F2、F3始終處于打開(kāi)狀態(tài)，第一抽蓄發(fā)電單元G1控制液體從儲(chǔ)氣單元A注入緩沖罐C的流量，持續(xù)將緩沖罐C中的高壓氣體等壓遷移到儲(chǔ)氣單元A中；另一方面，第一壓縮罐B1、第二壓縮罐B2及第二抽蓄發(fā)電單元G2進(jìn)行氣體壓縮儲(chǔ)能過(guò)程。

在該基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)電時(shí)，一方面，閥門F1、F2、F3始終處于打開(kāi)狀態(tài)，第一抽蓄發(fā)電單元G1利用緩沖罐C與儲(chǔ)氣單元A內(nèi)液面高度差進(jìn)行發(fā)電，通過(guò)控制從緩沖罐C流入儲(chǔ)氣單元A的液體流量，第一抽蓄發(fā)電單元G1可連續(xù)發(fā)電；另一方面，第一壓縮罐B1、第二壓縮罐B2及第二抽蓄發(fā)電單元G2進(jìn)行氣體膨脹釋能過(guò)程。

以第一壓縮罐B1為例，第一壓縮罐B1完成壓縮氣體儲(chǔ)能過(guò)程后，打開(kāi)閥門F4-1、F5-1、F8，液體驅(qū)動(dòng)裝置M通過(guò)控制緩沖罐C中液體向第一壓縮罐B1中轉(zhuǎn)移使第一壓縮罐B1中的高壓氣體等壓遷移到緩沖罐C中，關(guān)閉閥門F4-1、F5-1、F8，打開(kāi)閥門F6-1、F7-1，第一壓縮罐B1中液體經(jīng)第二抽蓄發(fā)電單元G2排出到外部低壓水池L中，同時(shí)低壓氣體經(jīng)氣體管道4進(jìn)入壓縮罐，關(guān)閉閥門F7-1，進(jìn)行下一次氣體壓縮儲(chǔ)能過(guò)程；第一壓縮罐B1完成氣體膨脹釋能過(guò)程后，打開(kāi)閥門F7-1，第二抽蓄發(fā)電單元G2消耗電能將壓縮罐B注滿液體，關(guān)閉閥門F6-1、F7-1，打開(kāi)閥門F4-1、F5-1、F8，液體驅(qū)動(dòng)裝置M控制壓縮罐B1內(nèi)液體向緩沖罐C轉(zhuǎn)移,使適量高壓氣體從緩沖罐C向第一壓縮罐B1中等壓遷移，關(guān)閉閥門F4-1、F5-1，進(jìn)行下一次氣體膨脹釋能過(guò)程。

僅對(duì)第一壓縮罐B1和第二壓縮罐B2成對(duì)運(yùn)行方式進(jìn)行描述：

儲(chǔ)能過(guò)程中，初始狀態(tài)，第一壓縮罐B1充滿液體，第二壓縮罐B2內(nèi)預(yù)置低壓氣體；關(guān)閉閥門F4-1、F4-2、F7-2、F5-1、F5-2，打開(kāi)閥門F6-1、F6-2、F7-1，第二抽蓄發(fā)電單元G2將第一壓縮罐B1中的液體抽入第二壓縮罐B2中壓縮氣體，同時(shí)低壓氣體經(jīng)氣體管道4、閥門F7-1進(jìn)入第一壓縮罐B1，對(duì)第一壓縮罐B1進(jìn)行氣體預(yù)置，此時(shí)第一壓縮罐B1相當(dāng)于第二壓縮罐B2的下水池，第二壓縮罐B2中氣體壓縮儲(chǔ)能過(guò)程完成后，關(guān)閉閥門F6-1、F6-2，打開(kāi)閥門F5-2、F4-2、F8，液體驅(qū)動(dòng)裝置M將第二壓縮罐B2中高壓氣體等壓遷移到緩沖罐C中，同時(shí)，打開(kāi)閥門F9，第一壓縮罐B1中剩余液體經(jīng)液體驅(qū)動(dòng)裝置M1流入外部低壓水池L中，完成對(duì)第一壓縮罐B1的氣體預(yù)置，關(guān)閉閥門F9、F7-1，等壓遷移結(jié)束后關(guān)閉閥門F4-2、F5-2、F8；第一壓縮罐B1中氣體壓縮過(guò)程與第二壓縮罐B2中相同，此時(shí)第二壓縮罐B2作為第一壓縮罐B1的下水池；第一壓縮罐B1和第二壓縮罐B2交替運(yùn)行。

發(fā)電過(guò)程中，初始狀態(tài)，第一壓縮罐B1充滿液體，第二壓縮罐B2內(nèi)預(yù)置高壓氣體，打開(kāi)閥門F7-1、F6-1、F6-2，高壓氣體在第二壓縮罐B2內(nèi)膨脹推動(dòng)液體經(jīng)過(guò)第二抽蓄發(fā)電單元G2發(fā)電后轉(zhuǎn)移到第一壓縮罐B1內(nèi)，此時(shí)第一壓縮罐B1相當(dāng)于第二壓縮罐B2的下水池，第二壓縮罐B2內(nèi)氣體膨脹釋能結(jié)束后，打開(kāi)閥門F9，第二抽蓄發(fā)電單元G2將第二壓縮罐B2內(nèi)的剩余液體抽入第一壓縮罐B1中，液體驅(qū)動(dòng)裝置M1控制液體流量使第一壓縮罐B1中充滿液體，關(guān)閉閥門F6-1、F6-2、F7-1、F9；B1中氣體膨脹釋能過(guò)程與第二壓縮罐B2中相同，此時(shí)第二壓縮罐B2作為第一壓縮罐B1的下水池；第一壓縮罐B1和第二壓縮罐B2交替運(yùn)行。

圖5為本發(fā)明第五實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖，圖中未畫出與第一壓縮罐B1、第二壓縮罐B2相連的低壓氣體管道。第一壓縮罐B1與計(jì)量罐D(zhuǎn)1、抽蓄發(fā)電單元G2并聯(lián)為一組，第二壓縮罐B2與計(jì)量罐D(zhuǎn)2、抽蓄發(fā)電單元G3并聯(lián)為另一組，兩組并列運(yùn)行。計(jì)量罐D(zhuǎn)1與D2是一種特殊的緩沖罐，計(jì)量罐D(zhuǎn)1的容積等于將體積為第一壓縮罐B1容積的低壓氣體壓縮到指定壓強(qiáng)時(shí)該氣體的體積，計(jì)量罐D(zhuǎn)1與第一壓縮罐B1并聯(lián)，計(jì)量罐中的高壓氣體一次性全部轉(zhuǎn)移至對(duì)應(yīng)的壓縮罐和緩沖罐，其等壓遷移過(guò)程與前述壓縮罐與緩沖罐間氣體等壓遷移過(guò)程相同，不再贅述。計(jì)量罐D(zhuǎn)的主要作用在于控制基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)在氣體膨脹釋能過(guò)程中向壓縮罐等壓遷移氣體的體積，防止等壓遷移到壓縮罐內(nèi)的高壓氣體過(guò)多，導(dǎo)致氣體不能完全膨脹釋能，造成能量浪費(fèi)。

圖6為本發(fā)明第六實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖。第二抽蓄發(fā)電單元G2采用液壓活塞機(jī)構(gòu)P1、第一緩沖池H、第二緩沖池S及可變速抽水蓄能機(jī)組F實(shí)現(xiàn)，液壓活塞機(jī)構(gòu)P1一組液壓缸分別連接壓縮罐B與外部低壓水池L，另一組液壓缸分別連接第一緩沖池H與第二緩沖池S，緩沖池H經(jīng)液體管道8、可變速抽水蓄能機(jī)組F、液體管道9連接緩沖池S，第二緩沖池S與外部低壓水池L可以合并。第一緩沖池H與第二緩沖池S共同為液壓活塞機(jī)構(gòu)P1及可變速抽水蓄能機(jī)組F提供穩(wěn)定的勢(shì)能差。儲(chǔ)能時(shí)，可變速抽水蓄能機(jī)組F將緩沖池S中的液體抽入第一緩沖池H中，液體在第一緩沖池H與第二緩沖池S間壓強(qiáng)差作用下流經(jīng)液壓活塞機(jī)構(gòu)P1的液壓缸推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，將外部低壓水池L中的液體抽入壓縮罐B中進(jìn)行氣體圧縮過(guò)程，能量變換過(guò)程為，電能轉(zhuǎn)換為第一緩沖池H的液體勢(shì)能，經(jīng)液壓活塞機(jī)構(gòu)P1轉(zhuǎn)換為活塞機(jī)械能，轉(zhuǎn)換為液壓活塞機(jī)構(gòu)P1另一側(cè)液壓勢(shì)能，進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為壓縮氣體的內(nèi)能。發(fā)電時(shí)，高壓氣體在壓縮罐B內(nèi)膨脹做功，推動(dòng)液體經(jīng)過(guò)液壓活塞機(jī)構(gòu)P1的液壓缸推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，將第二緩沖池S內(nèi)的液體經(jīng)液壓活塞機(jī)構(gòu)抽入第一緩沖池H中，液體在第一緩沖池H與第二緩沖池S間壓強(qiáng)差作用下流經(jīng)可變速抽蓄發(fā)電機(jī)組F發(fā)電，能量變換過(guò)程與儲(chǔ)能時(shí)相反，通過(guò)閥門及可變速抽水蓄能機(jī)組F控制，使流入、流出第一緩沖池H的液體量相同，保持第一緩沖池H壓強(qiáng)恒定。

圖7為本發(fā)明第七實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖，第一緩沖池H通過(guò)氣體管道與儲(chǔ)氣單元A相連，利用儲(chǔ)氣單元A中壓強(qiáng)恒定的壓縮氣體為第一緩沖池H提供高壓，第一緩沖池H與可變速抽蓄發(fā)電機(jī)組F具有高度為h的高度差，可變速抽蓄發(fā)電單元F高壓側(cè)壓強(qiáng)由高度為h的液體壓強(qiáng)與儲(chǔ)氣單元A中氣體壓強(qiáng)共同決定，通過(guò)閥門及可變速抽水蓄能機(jī)組F控制，使流入、流出第一緩沖池H的液體量相同，保持第一緩沖池H壓強(qiáng)恒定。壓縮罐B通過(guò)單獨(dú)的液體管道直接連接低壓水池L，可由低壓水池L向壓縮罐B提供不同溫度的液體，提高壓縮空氣儲(chǔ)能/發(fā)電的效率。

圖8為本發(fā)明第八實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖，將緩沖罐C作為液壓活塞機(jī)構(gòu)的高壓水池H。

圖9為本發(fā)明第九實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖。第一抽蓄發(fā)電單元、第二抽蓄發(fā)電單元均由圖6所示含液壓活塞機(jī)構(gòu)的方式實(shí)現(xiàn)，可以轉(zhuǎn)換為同一外部勢(shì)能源；液壓活塞機(jī)構(gòu)P2一側(cè)分別連接儲(chǔ)氣單元A與壓縮罐B，另一側(cè)分別連接第一緩沖池H與第二緩沖池S?？勺兯俪樗钅軝C(jī)組F將第二緩沖池S中的液體抽入第一緩沖池H中，液體在第一緩沖池H與第二緩沖池S間壓強(qiáng)差作用下流經(jīng)液壓活塞機(jī)構(gòu)P2的液壓缸推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，將儲(chǔ)氣單元A中的液體抽入壓縮罐B中，壓縮罐B中的高壓氣體等壓遷移到儲(chǔ)氣單元A中，能量變換過(guò)程為，電能轉(zhuǎn)換為第一緩沖池H的液體勢(shì)能，經(jīng)液壓活塞機(jī)構(gòu)P2轉(zhuǎn)換為活塞機(jī)械能，轉(zhuǎn)換為液壓活塞機(jī)構(gòu)P2另一側(cè)液壓勢(shì)能，進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為壓縮罐B內(nèi)液體勢(shì)能。發(fā)電時(shí)，液體在壓縮罐B與儲(chǔ)氣單元A內(nèi)液面高度差作用下流經(jīng)液壓活塞機(jī)構(gòu)P2的液壓缸推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，將第二緩沖池S內(nèi)的液體經(jīng)液壓活塞機(jī)構(gòu)抽入第一緩沖池H中，液體在第一緩沖池H與第二緩沖池S間壓強(qiáng)差作用下流經(jīng)可變速抽蓄發(fā)電機(jī)組F發(fā)電，同時(shí)儲(chǔ)氣單元A中的高壓氣體等壓遷移到壓縮罐B中，能量變換過(guò)程為，壓縮罐B與儲(chǔ)氣單元A內(nèi)液面高度差產(chǎn)生的液壓勢(shì)能經(jīng)液壓活塞機(jī)構(gòu)P2轉(zhuǎn)換為活塞機(jī)械能，轉(zhuǎn)換為液壓活塞機(jī)構(gòu)P2另一側(cè)液壓勢(shì)能，最終轉(zhuǎn)換為電能或其他形式能量。

圖10為本發(fā)明第十實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖。配置第一緩沖罐C1位置高于壓縮罐B，則儲(chǔ)能時(shí)，在第一緩沖罐C1與壓縮罐B高度差作用下，第一緩沖罐C1中液體自發(fā)轉(zhuǎn)移到壓縮罐B中，使壓縮罐B中高壓氣體等壓遷移到第一緩沖罐C1中。

圖11為本發(fā)明第十實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖。配置第一緩沖罐C1位置低于壓縮罐B，則發(fā)電時(shí)，在壓縮罐B與第一緩沖罐C1高度差作用下，壓縮罐B中液體自發(fā)轉(zhuǎn)移到第一緩沖罐C1中，使第一緩沖罐C1中高壓氣體等壓遷移到壓縮罐B中。

圖12為本發(fā)明第十實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖。第一緩沖罐C1位置高于壓縮罐B，第二緩沖罐C1位置低于壓縮罐B。高壓氣體在緩沖罐與壓縮罐B間進(jìn)行等壓遷移過(guò)程中，通過(guò)閥門開(kāi)斷選擇不同的緩沖罐，使得等壓遷移過(guò)程不用采用液體驅(qū)動(dòng)裝置而自發(fā)進(jìn)行。儲(chǔ)能時(shí)，壓縮罐B內(nèi)完成氣體壓縮過(guò)程后，打開(kāi)閥門F4、F30、F31、F5，第一緩沖罐C1、C2中液體在第一緩沖罐C1與壓縮罐B的高度差作用下自發(fā)轉(zhuǎn)移到壓縮罐B中，壓縮罐B中高壓氣體經(jīng)閥門F4等壓遷移到第一緩沖罐C1中；發(fā)電時(shí)，壓縮罐B內(nèi)充滿液體后，打開(kāi)閥門F30、F32、F5，壓縮罐B內(nèi)液體在壓縮罐B與第二緩沖罐C1內(nèi)液面高度差作用下自發(fā)轉(zhuǎn)移到第一緩沖罐C1中，第一緩沖罐C1中的高壓氣體經(jīng)閥門F30、F32等壓遷移到壓縮罐B中。

上述壓縮罐、緩沖罐的連接方式可以相互組合。

圖13所示，為本發(fā)明第十實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖，壓縮罐采用成對(duì)運(yùn)行方式，兩個(gè)子壓縮罐共用按圖12所示方式連接的緩沖罐，或如圖14所示，為本發(fā)明第十實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖，兩個(gè)子壓縮罐分別設(shè)置按圖12所示方式連接的緩沖罐。

圖15為本發(fā)明第十一實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖。所述系統(tǒng)可布置于陸地，儲(chǔ)氣單元A可為地下洞穴、位于地下的金屬耐壓容器或管道。增設(shè)外部低壓水池L作為第一抽蓄發(fā)電單元G1的下水池，第一抽蓄發(fā)電單元G1經(jīng)液體管道2-1連接外部低壓水池，儲(chǔ)氣單元A經(jīng)液體管道2-2與外部低壓水池相連，儲(chǔ)氣單元A氣體壓強(qiáng)由該外部低壓水池L與儲(chǔ)氣單元A液面高度差決定。

圖16為本發(fā)明第十二實(shí)施例提供的另一種基于恒壓儲(chǔ)氣的兩段式儲(chǔ)能系統(tǒng)的示意圖。所述系統(tǒng)可布置于海洋，儲(chǔ)氣單元A可由深潛于水底的沉箱構(gòu)成，儲(chǔ)氣單元A氣體壓強(qiáng)由其在海面下深度決定；抽蓄發(fā)電裝置布置在船、島嶼或海上鉆井平臺(tái)等之上，壓縮罐B置于淺水或者布置在船、島嶼或海上鉆井平臺(tái)等之上；儲(chǔ)氣系統(tǒng)A和高壓氣體管道之間采用伸縮結(jié)構(gòu)作為連接方式，該伸縮結(jié)構(gòu)為伸縮式軟管道、彈簧式軟管道或螺旋式管道。

圖17為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種抽蓄發(fā)電單元壓縮空氣方案示意圖。抽蓄發(fā)電單元G2經(jīng)液體管道分別連接壓縮罐B與外部低壓水池L，儲(chǔ)能過(guò)程中，抽蓄發(fā)電單元G2將外部低壓水池中的水抽入壓縮罐中壓縮氣體至高壓；發(fā)電過(guò)程中，高壓氣體在壓縮罐B中膨脹，推動(dòng)其內(nèi)液體流經(jīng)第二抽蓄發(fā)電單元G2發(fā)電。

圖18為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種空氣壓縮機(jī)壓縮空氣方案示意圖，儲(chǔ)能過(guò)程中，采用空氣透平不斷向壓縮罐內(nèi)注入氣體從而將提高氣體壓強(qiáng)；發(fā)電過(guò)程中，壓縮罐B內(nèi)的高壓氣體膨脹直接驅(qū)動(dòng)空氣透平發(fā)電。

圖19所示，緩沖罐C采用一段新的管道實(shí)現(xiàn)。

圖20所示，緩沖罐C采用容器實(shí)現(xiàn)。

最后需要指出的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。