[发明专利]空气压缩与重力势能混合储/生发电系统及定量设计方法

说明书

本发明公开了一种空气压缩与重力势能混合储/生发电系统及定量设计方法，涉及储能释能技术领域。运输模块用于消耗电能将储气罐从系统底部运输至系统顶部储存、储气罐在重力的作用下向下运动将重力势能转换为电能储存；储气模块用于消耗电能压缩空气，并将其储存至储气罐内；膨胀发电模块用于利用储气罐内的高压空气做功发电。方法通过改变储气罐的数量和存储压缩空气的质量，得以增加或减少重力发电和膨胀发电所做的功；改变所做的功大小和重力发电所需要的时间得以量化地控制发电功率。本系统结合重力发电和膨胀发电，发电效率高，能量利用率高，实现了发电功率可调节控制，减少专门制造重物导致的材料浪费，环境适用性强。

技术领域

本发明涉及储能释能技术领域，特别是指一种空气压缩与重力势能混合储/生发电系统及定量设计方法。

背景技术

重力储能技术属于机械储能的范畴，原理是在电力负荷低谷期时将重物提升到高处进行储能，在电网负荷高峰期时将重物抛下，利用其重力势能进行发电。

目前现有的重力储能技术包括抽水储能，将水从下池水库抽到上池水库，将电能转化成重力势能储存起来，在电网负荷高峰期释放上池水库中的水发电。还包括储能塔储能，将重物用吊塔的形式存放在高处，等释能时落下；轨道车辆储能，在山体铺设轨道，储能时利用车量将重物拉到山顶，释能时通过车辆将重物向下运输等。

空气压缩储能也是机械储能的一种，在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在储气罐或储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩的空气推动汽轮机发电。

目前现有的将空气压缩储能和重力储能结合的技术较少，且多思路较为单一。现有技术将空气作为承载重物的介质，和重物组成活塞系统；或者利用重物下落时挤压的空气，将这部分空气用于空气压缩发电。一种现有技术，公布号为CN216043933U的中国专利公开了一种重力压缩空气储能的储气装置，注入空气将重物顶起，重物下落挤压空气进行发电。另一种现有技术，公布号为CN114458572A的中国专利公开了一种重力与压缩空气相结合的储能系统及其工作方法，利用支架和滑轮，将重物下落时的挤压的空气加以利用，存储在后面的装置中进行发电。

现有的单一的机械储能发电方法效率较低，能量利用率较低；现有的重力储能方法，重物需要专门制作且作用范围小，不能进行充分地利用；现有的重力储能方法和空气压缩储能方法，以及二者相结合的方法，受地形限制较多，不能充分利用各种环境。

发明内容

本发明提供了一种空气压缩与重力势能混合储/生发电系统及定量设计方法，现有技术具有以下问题，单一的机械储能发电方法效率较低，能量利用率较低；重物需要专门制作且作用范围小，不能进行充分地利用；现有的重力储能方法和空气压缩储能方法，以及二者相结合的方法，受地形限制较多，不能充分利用各种环境。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

一方面，本发明实施例提供一种空气压缩与重力势能混合储/生发电系统，包括位于系统顶部的储气模块、位于系统底部的膨胀发电模块，运输模块将系统的底部与顶部相连接；

所述运输模块用于消耗电能将储气罐从系统底部运输至系统顶部储存、储气罐在重力的作用下向下运动将重力势能转换为电能储存；

所述储气模块用于消耗电能压缩空气，并将其储存至储气罐内；所述膨胀发电模块用于利用储气罐内的高压空气做功发电。

优选地，所述系统还包括储藏模块，所述储藏模块用于储存储气罐。

优选地，所述储藏模块包括仓库和运输车，所述仓库得以储存储气罐，运输车得以运输储气罐。

优选地，所述储气模块包括电动机，所述电动机驱动连接低压空气压缩机，所述低压空气压缩机、中冷器、高压空气压缩机、再冷器与储气罐依次顺序连通。