CN114718685B - 一种分布式恒高重力压缩空气储能*** - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种分布式恒高重力压缩空气储能***，包括竖井和液压缸，所述竖井中活动插接有活塞，所述活塞与所述竖井内壁密封连接，所述活塞下方与所述竖井之间围成储气腔，所述竖井中设置有支撑组件，以使所述活塞向下移动至最低限位时通过所述支撑组件进行支撑；所述液压缸的动力端连接在所述活塞上，所述液压缸的缸底伸出所述竖井顶部后连接有承重架，所述承重架上设置有重力块组，所述承重架距离所述竖井地面的距离不变，通过液压缸调节活塞的位置进行储能，而重力块组和承重架在储能过程中不需要上下移动，与地面的高度保持恒定，并且重力块组设置在地面外部，有效减少了竖井深度，减少竖井的开挖工程量和工程难度。
Description
技术领域
本申请涉及电能存储技术领域，尤其涉及一种分布式恒高重力压缩空气储能***。
背景技术
重力压缩空气储能是通过在竖井中设置重力块，重力块与竖井之间通过密封膜密封连接，位于重力块下方的竖井中形成密封的储气腔，用于高压气体的存储，通过将空气进行压缩后通入储气腔中将压缩空气的能量部分转化为重力块的重力势能进行存储，但是存储量较大时，需要较大重量的重力块，直接将重力块设置在竖井中，重力块自身的体积会造成竖井的深度增大，显著增大施工难度及成本；如果将重力块设置在地面上，重力块自身的高度加上储能过程上下运动的行程，导致重量块的高度较大，需要大量的钢制结构保证运行安全，工程造价高。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请的目的在于提出一种分布式恒高重力压缩空气储能***，通过液压缸调节活塞的位置进行储能，而重力块组和承重架在储能过程中不需要上下移动，与地面的高度保持恒定，并且重力块组设置在地面外部，有效减少了竖井深度，减少竖井的开挖工程量和工程难度，同时多组重力块分布式布置，有效降低重力块的整体高度，运行安全性大大提升。
为达到上述目的，本申请提出的一种分布式恒高重力压缩空气储能***，包括：
竖井，所述竖井中活动插接有活塞，所述活塞与所述竖井内壁密封连接，所述活塞下方与所述竖井之间围成储气腔，所述竖井中设置有支撑组件，以使所述活塞向下移动至最低限位时通过所述支撑组件进行支撑；
液压缸，所述液压缸的动力端连接在所述活塞上，所述液压缸的缸底伸出所述竖井顶部后连接有承重架，所述承重架上设置有重力块组，所述承重架距离所述竖井地面的距离不变，以使储能时，向所述储气腔中通入的压缩空气压力与所述液压缸、所述活塞、所述承重架和所述重力块组的重力之和平衡时，控制所述液压缸的伸缩杆带动所述活塞向上移动，持续向所述储气腔中通入压缩空气，保障所述储气腔中压力恒定，释能时，所述储气腔中的压缩气体对外做功，控制所述液压缸的伸缩杆带动所述活塞向下移动，保障所述储气腔中压力恒定。
进一步地，还包括压缩机和膨胀机，所述压缩机和所述膨胀机均连接所述储气腔，以通过所述压缩机向所述储气腔中通入压缩空气，所述储气腔中的压缩空气对所述膨胀机做功。
进一步地，所述重力块组设置有多个。
进一步地，多个所述重力块组和所述承重架组成的地上重力部件的重心在所述活塞的轴线上；
所述活塞的重心和所述液压缸的重心均在活塞的轴线上，以使所述液压缸和所述活塞组成的地下重力部件的重心在所述活塞的轴线上。
进一步地，所述重力块组包括多个上下叠加设置的重力块。
进一步地，所述竖井内壁设置有钢衬，所述活塞与所述钢衬密封相接。
进一步地，所述液压缸设置多个，多个所述液压缸的动力输出端均连接在所述活塞上，多个所述液压缸等角度设置在所述活塞轴线的周侧。
进一步地，所述支撑组件包括设置在所述竖井内壁上的锁定平台，所述钢衬设置在所述锁定平台的上方与所述锁定平台相接。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请一实施例提出的分布式恒高重力压缩空气储能***的结构示意图；
图中，1、竖井；2、液压缸；3、活塞；4、储气腔；5、支撑组件；6、承重架；7、重力块组；71、重力块；8、压缩机；9、膨胀机；10、钢衬。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
图1是本申请一实施例提出的一种分布式恒高重力压缩空气储能***的结构示意图。
参见图1，一种分布式恒高重力压缩空气储能***，包括竖井1和液压缸2，竖井1中活动插接有活塞3，活塞3能够在竖井1中上下移动，活塞3与竖井1内壁密封连接，活塞3下方与竖井1之间围成储气腔4，竖井1中设置有支撑组件5，以使活塞3向下移动至最低限位时通过支撑组件5进行支撑，也就是说，在活塞3向下移动过程中移动至一定位置后与支撑组件5相接，通过支撑组件5限位，活塞3不能再向下移动，达到了活塞3的最低限位，此时，活塞3下方留有足够空间也就是储气腔4有足够空间能够通入压缩空气。
液压缸2的动力端连接在活塞3上，液压缸2的缸底伸出竖井1顶部后连接有承重架6，承重架6上设置有重力块组7，承重架6距离竖井1地面的距离不变，以使储能时，向储气腔4中通入的压缩空气压力与液压缸2、活塞3、承重架6和重力块组7的重力之和平衡时，控制液压缸2的伸缩杆带动活塞3向上移动，持续向储气腔4中通入压缩空气，保障储气腔4中压力恒定，直到液压缸2带动活塞3向上移动至最高限位，压缩空气的部分势能转化为液压缸2、活塞3、承重架6和重力块组7的重力势能，释能时，储气腔4中的压缩气体对外做功进行发电，活塞3高度逐渐降低，液压缸2的伸缩杆长度随储气压力降低逐渐伸长，维持分布式重力块与地面的高度恒定，直到活塞3向下移动至支撑组件5处，重力势能转化为电能，通过设置液压缸2，然后在竖井1外部设置承重架6，将重力块组7均设置在承重架6上，在竖井1中不设置重力块，在实现给重力压缩空气储能***提供重力进行储能的同时，无需将所有重力块组7都集中在竖井1中，可以减少竖井1的高度，大大减少竖井1的开挖工程量和工程难度，并且，在整个储能和释能的过程中重力块组7和承重架6位置不变，不需要上下移动，就不需要对承重架6和重力块组7进行限位，减少了地面布置的复杂性能，并且，储能过程不需要重力块组7上下运动减少起重机构，有效减少了重力压缩空气储能的竖井深度。另外，通过液压缸2的伸缩杆的长度变化实现重力压缩空气，结构简单。
在一些实施例中，还包括压缩机8和膨胀机9，压缩机8和膨胀机9均连接储气腔4，储能时，以通过压缩机8向储气腔4中通入压缩空气，释能时，储气腔4中的压缩空气对膨胀机9做功进行发电。
另外，重力块组7可以设置多个，多个重力块组7采用分布式的布置方案，在满足提供大重力的同时，无需将多个重力块组7在竖直方向上叠加设置，有效降低大规模重力压缩空气储能重力块组7的高度。
详细来说，多个重力块组7和承重架6组成的地上重力部件的重心在活塞3的轴线上，活塞3的重心和液压缸2的重心均在活塞3的轴线上，以使液压缸2和活塞3组成的地下重力部件的重心在活塞3的轴线上，也就是说，竖井1可以设置成圆柱形，活塞3为圆形，地下重力部件的重心在竖井1的轴线上，地下重力部件在上下移动过程中，重心始终在竖井1的轴线上，另外，由于多个重力块组7和承重架6组成的地上部分的重心也在活塞3的轴线上，使得储能过程中地上重力部件和地下重力部件的重心均保持在活塞3的轴线上，不会造成偏移。
在一些实施例中，每个重力块组7包括多个上下叠加设置的重力块71，这样可以保障在吊装安装过程中每个重力块组7能够分块安装，降低了每次吊装的重量，进而降低了吊装难度，并且可以根据需要调节叠加的重力块71的个数实现重量的调节。
需要说明的是，为了保障活塞3和竖井1之间的密封性能，可以在竖井1的内壁设置钢衬10，活塞3与钢衬10密封相接，由于钢衬10的内壁为光滑面，通过设置钢衬10能够保障活塞3与钢衬10内壁之间的密封性能。
在一些实施例中，液压缸2可以设置多个，多个液压缸2的动力输出端均连接在活塞3上，多个液压缸2等角度设置在活塞3轴线的周侧，使得多个液压缸2和活塞3组成的地下重力部件的重心在活塞3的轴线上，通过多个液压缸2支撑地上重力部件，能够实现对较大重力的地上重力部件进行支撑。
另外，支撑组件5可以为设置在竖井1内壁上的锁定平台，钢衬10设置在锁定平台的上方与锁定平台相接，保障活塞3移动至最低限位处时，活塞3仍能够与钢衬10内壁保持相接状态。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种分布式恒高重力压缩空气储能***，其特征在于，包括：
竖井，所述竖井中活动插接有活塞，所述活塞与所述竖井内壁密封连接，所述活塞下方与所述竖井之间围成储气腔，所述竖井中设置有支撑组件，以使所述活塞向下移动至最低限位时通过所述支撑组件进行支撑；
液压缸，所述液压缸的动力端连接在所述活塞上，所述液压缸的缸底伸出所述竖井顶部后连接有承重架，所述承重架上设置有重力块组，所述重力块组设置有多个，多个重力块组采用分布式的布置，所述承重架距离所述竖井地面的距离不变，以使储能时，向所述储气腔中通入的压缩空气压力与所述液压缸、所述活塞、所述承重架和所述重力块组的重力之和平衡时，控制所述液压缸的伸缩杆带动所述活塞向上移动，持续向所述储气腔中通入压缩空气，保障所述储气腔中压力恒定，释能时，所述储气腔中的压缩气体对外做功，控制所述液压缸的伸缩杆带动所述活塞向下移动，保障所述储气腔中压力恒定。
2.如权利要求1所述的一种分布式恒高重力压缩空气储能***，其特征在于，还包括压缩机和膨胀机，所述压缩机和所述膨胀机均连接所述储气腔，以通过所述压缩机向所述储气腔中通入压缩空气，所述储气腔中的压缩空气对所述膨胀机做功。
3.如权利要求1所述的一种分布式恒高重力压缩空气储能***，其特征在于，多个所述重力块组和所述承重架组成的地上重力部件的重心在所述活塞的轴线上；
所述活塞的重心和所述液压缸的重心均在活塞的轴线上，以使所述液压缸和所述活塞组成的地下重力部件的重心在所述活塞的轴线上。
4.如权利要求1所述的一种分布式恒高重力压缩空气储能***，其特征在于，所述重力块组包括多个上下叠加设置的重力块。
5.如权利要求4所述的一种分布式恒高重力压缩空气储能***，其特征在于，所述竖井内壁设置有钢衬，所述活塞与所述钢衬密封相接。
6.如权利要求3所述的一种分布式恒高重力压缩空气储能***，其特征在于，所述液压缸设置多个，多个所述液压缸的动力输出端均连接在所述活塞上，多个所述液压缸等角度设置在所述活塞轴线的周侧。
7.如权利要求5所述的一种分布式恒高重力压缩空气储能***，其特征在于，所述支撑组件包括设置在所述竖井内壁上的锁定平台，所述钢衬设置在所述锁定平台的上方与所述锁定平台相接。
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