CN206738064U - 一种风能和太阳能联合储能发电*** - Google Patents

一种风能和太阳能联合储能发电*** Download PDF

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Abstract

一种风能和太阳能联合储能发电***，它包括风能驱动风力机***、制冷机液化空气***、液态空气发电***及太阳能加热***。本实用新型是利用风能直接驱动风力机，使经过加工处理的干净空气通过压缩机后进入稳压罐，经过稳压罐使其压力达到稳定，然后通过涡流管，从涡流管出来的热空气在发电时用来预热液态空气，冷空气则进入SV制冷机进行液化，液化后液态空气进入储罐进行储存；需要发电时，将储罐中的液态空气引出，经低温泵加压后，进入低温换热器和中温换热器进行预热，然后通过高温换热器被加热后，使其变成高温高压的气态空气，最后经过透平膨胀做功，带动发电机旋转发电。本实用新型是一种新型储能发电技术，其无污染，具有良好的应用前景。

Description

一种风能和太阳能联合储能发电***
技术领域
本实用新型涉及一种风能和太阳能联合储能发电***，尤其是一种利用风能和太阳能联合的新型储能发电一体化***及流程，属于绿色能源技术领域。
背景技术
近年来，中国的经济获得了高速的发展，但是制约中国经济发展的能源问题变得越来越严重，寻找新的替代能源已成为当务之急。按照世界能源权威机构的分析，当前，传统能源仍然占距能源消费的主导地位，其中，石油约占世界能源消费总量的四成，煤约占世界能源消费总量的二成，天然气和铀各占世界能源消费总量的二成和一成。近年来，为了应对能源问题，我国大力发展可再生能源，着力于改善能源结构，走有利于经济、环境、社会的可持续发展之路。风能和太阳能联合储能发电作为一种新技术，有效的利用可再生能源，无污染，经济效益高。
风能是新能源开发与利用的重要方面，它是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然资源，地球接受到的太阳辐射能约有2％转化为风能。据估计，全球的风能总量有2.74万亿千瓦，其中可利用的约为200亿千瓦，可谓取之不尽。我国的风能资源非常丰富，可开发利用的风能储量约达到10亿千瓦，大力发展风能发电对于我国调整能源结构，实现节能减排具有重大的意义。
目前，全球正面临着气候变暖和社会发展两大课题。以石油为代表的化石能源日益枯竭，价格大幅波动。经济发展消耗大量的化石燃料，导致温室气体排放量快速增长。如何摆脱对化石燃料的依赖，减少温室气体排放，已成为全世界亟待解决的难题，而大量利用太阳能从根本上解决这项难题的重要手段之一。随着技术的进步和成本的降低，太阳能是可实现大规模开发利用的一种可再生能源。目前，太阳能加热技术在国内外运用广泛，有效利用可再生能源，具有清洁、安全、无污染、对环境友好、经济效益高等优点，在可再生能源应用领域有广阔的应用前景。
液化空气储能技术的历史可以溯及到20世纪70年代，当时欧洲出现了利用液态空气进行能量储存的专利。日本近年也积极开展液化空气储能技术的研究，如三菱公司和日立公司等，但由于其***效率太低，并没有太大的实用价值。最近，英国利兹大学研究人员提出了新型液态空气储能***，它利用富余电能驱动电动机将空气压缩、冷却、液化后注入低温储槽储存，液化过程中消耗的大部分电能被转化成了低温冷能进行存储。发电时，液态空气从储槽中引出，加压后送入气化换热器和热交换器气化并加热到一定温度，最后高压气体注入膨胀机做功，带动发电机发电。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种直接利用风能直接作为驱动能源、太阳能作为加热能源的风能与太阳能联合储能发电***及流程。
本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：
一种风能和太阳能联合储能发电***，它包括风能驱动风力机***、制冷机液化空气***、液态空气发电***及太阳能加热***。本实用新型是利用风能直接驱动风力机，使经过加工处理的干净空气通过压缩机后进入稳压罐，经过稳压罐使其压力达到稳定，然后通过涡流管，从涡流管出来的热空气在发电时用来预热液态空气，冷空气则进入SV制冷机进行液化，液化后液态空气进入储罐进行储存；需要发电时，将储罐中的液态空气引出，经低温泵加压后，进入低温换热器和中温换热器进行预热，然后通过高温换热器被加热后，使其变成高温高压的气态空气，最后经过透平膨胀做功，带动发电机旋转发电；
所述风能驱动风力机***由风力机，空气压缩机，稳压罐，流量调节阀组成；
所述制冷机液化空气***由涡流管，SV制冷机，液态空气调节阀，液态储罐组成；
所述液态空气发电***由低温泵，低温换热器，中温换热器，高温换热器，透平，发电机组成；
所述太阳能加热***由热水箱，集热器，循环泵组成。
上述风能和太阳能联合储能发电***，所述风能驱动风力机***中利用风能直接驱动空气压缩机工作，取消切入和切出风速，可以大规模利用风能，充分利用风能的能量。
上述风能和太阳能联合储能发电***，所述制冷机液化空气***中采用SV制冷机进行液化空气。
上述风能和太阳能联合储能发电***，所述液态空气发电***中采用透平做功。
上述风能和太阳能联合储能发电***，所述制冷机液化空气***中采用涡流管，从涡流管出来的热气流在中温换热器进行预热液态空气，以提高***的效率。
上述风能和太阳能联合储能发电***，所述制冷机液化空气***中进入制冷机的空气为来自于涡流管的冷气流，先通过涡流管将空气进行预冷再经过制冷机液化，可提高制冷机的工作效率。
另外，本实用新型还具有如下优点：
1、本实用新型利用风能和太阳能，有效地循环利用清洁能源；
2、本实用新型用洁净空气作为循环工质，不会对环境产生污染与破坏；
3、本实用新型利用具有间歇性、不稳定性的风能直接驱动压缩机，通过设置稳压罐作为稳压装置，然后通过涡流管，从涡流管出来的热空气在发电时用来预热液态空气，冷空气则进入SV制冷机进行液化，从而解决风能供应不稳定的难题，实现了将风能直接转化为液态空气的冷能进行储存，有效利用风能，使整个装置的使用寿命延长；
4、本实用新型不受地理条件的限制，应用范围广，具有良好的商业前景。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
图1为本实用新型一种风能和太阳能联合储能发电***图。
图中各标号为：1、风力机；2、空气压缩机；3、稳压罐；4、流量调节阀；5、涡流管；6、SV制冷机；7、液态空气调节阀；8、液态储罐；9、低温泵；10、低温换热器；11、中温换热器；12、高温换热器；13、透平；14、发电机；15、热水箱；16集热器；17循环泵。
具体实施方式
本实用新型是一种风能和太阳能联合储能发电***，该***包括风能驱动风力机***、制冷机液化空气***、液态空气发电***及太阳能加热***，这四种***的结合实现本实用新型的目的，利用风能直接驱动风力机，使经过加工处理的干净空气通过空气压缩机后进入稳压罐，经过稳压罐使其压力达到稳定，然后通过涡流管，从涡流管出来的热空气在发电时用来预热液态空气，冷空气则进入SV制冷机进行液化，液化后液态空气进入储罐进行储存；需要发电时，将储罐中的液态空气引出，经低温泵加压后，进入低温换热器和中温换热器进行预热，然后通过高温换热器被加热后，使其变成高温高压的气态空气，最后经过透平膨胀做功，带动发电机旋转发电；从而实现了风能与太阳能的有效利用，满足了用户在用电高峰期用电的需求。
整个***由风能驱动风力机***、制冷机液化空气***、液态空气发电***及太阳能加热***组成，如图1所示。风能驱动风力机***由风力机(1)，空气压缩机(2)，稳压罐(3)，流量调节阀(4)组成。该***利用大自然的风能直接驱动风力机，使经过加工处理的干净空气通过空气压缩机后进入稳压罐，经过稳压罐使其压力达到稳定。
制冷机液化空气***由涡流管(5)，SV制冷机(6)，液态空气调节阀(7)，液态储罐(8)组成。该***将从涡流管出来的热空气在发电时用来预热液态空气，冷空气则进入SV制冷机进行液化，液化后液态空气进入储罐进行储存。
液态空气发电***由低温泵(9)，低温换热器(10)，中温换热器(11)，高温换热器(12)，透平(13)，发电机(14)组成。该***在需要发电时，将储罐中的液态空气引出，经低温泵加压后，进入低温换热器和中温换热器进行预热，然后通过高温换热器被加热后，使其变成高温高压的气态空气，最后经过透平进行膨胀做功，带动发电机旋转发电。
太阳能加热***由热水箱(15)，集热器(16)，循环泵(17)组成。该***在有太阳时，太阳能集热器将太阳能传递给通过集热器中的水，使流经集热器的水温升高，将被加热完的热水储存到热水箱中，在管路上设置循环水泵，通过循环水泵将热水箱中已经加热的热水输送到高温换热器中，与经过高温换热器的空气进行热交换，提高空气的温度，完成能量转移的过程。
本实用新型一种风能和太阳能联合储能发电***，将具有间歇性、不稳定性的风能直接驱动压缩机，通过设置稳压罐作为稳压装置，然后通过涡流管，从涡流管出来的热空气在发电时用来预热液态空气，冷空气则进入SV制冷机进行液化，从而解决风能供应不稳定的难题，实现了将风能直接转化为液态空气的冷能进行储存，有效利用风能，使整个装置的使用寿命延长；
本实用新型一种风能和太阳能联合储能发电***，直接利用清洁能源，有利于资源的循环利用，不受地理条件的限制，采用的工质是洁净空气，不会对环境产生污染与破坏，应用范围广，具有良好的商业前景。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、各个***的工作流程进行了进一步的详细说明，从而实现了一种风能和太阳能联合储能发电***。

Claims (3)

1.一种风能和太阳能联合储能发电***，其特征在于，它包括风能驱动风力机***、制冷机液化空气***、液态空气发电***及太阳能加热***四部分；
所述风能驱动风力机***由风力机(1)，空气压缩机(2)，稳压罐(3)，流量调节阀(4)组成；
所述制冷机液化空气***由涡流管(5)，SV制冷机(6)，液态空气调节阀(7)，液态储罐(8)组成；
所述液态空气发电***由低温泵(9)，低温换热器(10)，中温换热器(11)，高温换热器(12)，透平(13)，发电机(14)组成；
所述太阳能加热***由热水箱(15)，集热器(16)，循环泵(17)组成。
2.如权利要求1所述的一种风能和太阳能联合储能发电***，其特征在于，制冷机液化空气***中采用涡流管，从涡流管出来的热气流在中温换热器进行预热液态空气，以提高***效率。
3.如权利要求1所述的一种风能和太阳能联合储能发电***，其特征在于，制冷机液化空气***中采用SV制冷机，进入制冷机的空气为来自于涡流管的冷气流，先通过涡流管将空气进行预冷再经过SV制冷机液化，可提高制冷机的工作效率。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108252750A (zh) * 2018-01-09 2018-07-06 华北电力大学（保定） 一种有效利用压缩热的液化空气储能发电***
CN108286500A (zh) * 2017-03-20 2018-07-17 华北电力大学（保定） 一种风能和太阳能联合储能发电***

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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