[发明专利]借助压缩空气改变水头调节抽蓄机组功率的系统及方法

权利要求书

1.一种借助压缩空气改变水头调节抽蓄机组运行功率的系统，其特征在于，包括：自适应液压势能转换装置（A）、可变速抽蓄发电装置（B）、低压水池（C）、高压缓冲池（D）、外部液体势能源（E），其中，可变速抽蓄发电装置（B）分别与高压缓冲池（D）和低压水池（C）连接，同时可变速抽蓄发电装置（B）与电网相连，自适应液压势能转换装置（A）的第一组液压缸分别与高压缓冲池（D）和低压水池（C）连接，自适应液压势能转换装置（A）的第二组液压缸连接外部液体势能源（E）；可变速抽蓄发电装置（B）机组转速可变从而改变机组运行功率，高压缓冲池（D）通过气体的膨胀压缩改变与低压水池（C）的压强差以构造匹配转速的合适水头，自适应液压势能转换装置（A）改变两组液压缸的和面积比以匹配高压缓冲池（D）相对于低压水池（C）势能差和外部液体势能源（E）的势能差；

所述自适应液压势能转换装置（A）包括由多个不同截面积的液压缸所组成的第一组液压缸和第二组液压缸，每个液压缸中的活塞依次通过活塞杆互相连接，末端活塞杆与电机相连。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述可变速抽蓄发电装置（B）为带变频调速装置的抽蓄发电机组，通过调节变频调速装置的频率，改变抽蓄发电机组转速。

3.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述外部液体势能源（E）由低压池和高压池构成，高压池采用与低压池有一定落差的水池或山体，或采用构造虚拟水头方式的密闭容器，所述密闭容器包括但不限于基于重物增压技术的活塞、基于空气压缩技术的密闭容器或采用二者的组合。

4.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述高压缓冲池（D）包括两种：具有压缩空气压强可调的密闭容器、可调节重物增压的活塞。

5.一种基于权利要求1所述系统的运行功率方法，其特征在于，包括：

当所述可变速抽蓄发电装置（B）的转速下降以降低抽蓄机组运行功率时，高压缓冲池（D）内气体膨胀以构造匹配转速的压强，方法为：采用具有压缩空气压强可调的密闭容器从气体管道移出气体或控制流入水量小于流出水量；或采用可调节重物增压的活塞减少重物；

当所述可变速抽蓄发电装置（B）的转速上升以增加抽蓄机组运行功率时，高压缓冲池（D）内气体被压缩以构造匹配转速的压强，方法为：采用具有压缩空气压强可调的密闭容器从气体管道移入气体或控制流出水量小于流入水量；或采用可调节重物增压的活塞增加重物。

6.一种基于权利要求1所述系统的运行功率方法，其特征在于，所述系统具有储能和发电两种运行方式：

所述储能运行方式为：电能驱动可变速抽蓄发电装置（B）将低压水池（C）中的水抽到高压缓冲池（D）中，从而驱动自适应液压势能转换装置（A）活塞运动，自适应液压势能转换装置（A）采用与高压缓冲池（D）相对于低压水池（C）势能差和外部液体势能源（E）势能差相匹配的两组液压缸和面积比，并控制单位时间从高压缓冲池（D）流出到自适应液压转换装置（A）第一组液压缸的水量与从低压水池（C）流入到高压缓冲池（D）的水量一致，保持高压缓冲池（D）水头稳定，自适应液压势能转换装置（A）活塞运动，将外部液体势能源（E）的低压池的水抽到高压池，从而将电能转换成外部液体势能源（E）的势能；

所述发电运行方式为：外部液体势能源（E）势能做功，外部液体势能源（E）的高压池的水经自适应液压势能转换装置（A）的第二组液压缸流入低压池，驱动自适应液压势能转换装置（A）活塞运动，自适应液压势能转换装置（A）采用与高压缓冲池（D）相对于低压水池（C）势能差和外部液体势能源（E）势能差相匹配的两组液压缸和面积比，并控制单位时间从高压缓冲池（D）流出到低压水池（C）的水量与从自适应液压转换装置（A）第一组液压缸流入到高压缓冲池（D）的水量一致，保持高压缓冲池（D）水头稳定，水从高压缓冲池（D）流入低压水池（C）驱动可变速抽蓄发电装置（B）做功，将外部液体势能源势能转换成电能。