电网调控用储能装置 |
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| 申请号 | CN202211033982.5 | 申请日 | 2022-08-26 | 公开(公告)号 | CN115313444A | 公开(公告)日 | 2022-11-08 |
| 申请人 | 国网河北省电力有限公司沧州供电分公司; 国家电网有限公司; | 发明人 | 宋文乐; 王磊; 郝翔宇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 电网 调控用储能装置，所述电网调控用储能装置包括蓄 水 箱、收缩水囊、水 泵 和切换组件；蓄水箱密封设置，蓄水箱内设有导热隔板，将蓄水箱在上下方向上分为上腔体和下腔体，上腔体对应的蓄水箱外侧设有吸 热层 ，上腔体和下腔体内均充有气体，导热隔板上设有若干 半导体 制冷片；收缩水囊包括设在上腔体内的上水囊和设在下腔体内的下水囊，上水囊和下水囊的进水口和出水口均设在蓄水箱外，上水囊和下水囊充水后分别与导热隔板的两侧抵接并导热连接；水泵用来向上水囊和下水囊内注水；切换组件电 力 输入端与若干半导体制冷片电性连接，电力输出端分别与水泵和电网电性连接。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电网调控用储能装置，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 电网调控用储能装置技术领域[0001] 本发明属于电网调控技术领域，具体涉及一种电网调控用储能装置。 背景技术[0002] 电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统，其中，变电、输电和配电称为电网。电力系统的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置(主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，故其生产、输送、分配和y用电都在同一时间内完成，并在同一地域内有机地组成一个整体电能生产必须时刻保持与用电量平衡。因此，电能的集中开发与分散使用：以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需要在宏观上对电力系统加以调控，确保用户获得安全、经济、优质的电能。 [0003] 而储能单元是电网调控中的一个重要单元，其主要作用是在负荷低谷时对电网中的电能加以存储，并在负荷峰谷时，将存储的电能释放出来，进而实现“移峰填谷”。 [0004] 目前，常用的一种储能单元是在负荷低谷时，利用电网中电能驱动水泵将低位的水抽向位于高位的蓄水池，以将电网中电能转化为水的重力势能，并加以存储；在负荷峰谷时，将蓄水池的水接入水力发电机组中，将水的重力势能再次转化为电能，然后并入电网。 [0005] 但是，当蓄水池与水力发电机组的高度落差一定时，蓄水池的能量密度一定，想要存储更多的电能，就需要建造更大的蓄水池，导致占地面积大、选址困难，浪费空间资源。 发明内容[0007] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种电网调控用储能装置，包括： [0008] 蓄水箱，密封设置，所述蓄水箱内设有导热隔板，将所述蓄水箱在上下方向上分为上腔体和下腔体，所述上腔体对应的所述蓄水箱外侧设有吸热层，所述上腔体和所述下腔体内均充有气体，所述导热隔板上设有若干半导体制冷片； [0009] 收缩水囊，包括设在所述上腔体内的上水囊和设在所述下腔体内的下水囊，所述上水囊和所述下水囊的进水口和出水口均设在所述蓄水箱外，所述上水囊和所述下水囊充水后分别与所述导热隔板的两侧抵接并导热连接； [0010] 水泵，用来向所述上水囊和所述下水囊内注水； [0011] 切换组件，电力输入端与若干所述半导体制冷片电性连接，电力输出端分别与所述水泵和电网电性连接。 [0012] 在一种可能的实现方式中，所述下腔体对应的所述蓄水箱外侧设有若干散热肋。 [0013] 在一种可能的实现方式中，若干所述半导体制冷片相串联，串联后的若干所述半导体制冷片与所述切换组件的电力输入端连接，所述切换组件控制若干所述半导体制冷片与所述水泵或者电网电性连接。 [0014] 在一种可能的实现方式中，所述上水囊和所述下水囊共用一个进水口和出水口，并在所述上水囊和所述下水囊的进水口安装有第一单向阀。 [0015] 在一种可能的实现方式中，在所述上水囊和所述下水囊的进水口上安装有压力传感器，用来检测所述上水囊和所述下水囊的进水口处的水压；在所述上水囊和所述下水囊的出水口上安装有第一阀门，所述第一阀门一端与所述上水囊和所述下水囊的出水口连通，另一端用来与外置的水力发电机组连通。 [0016] 在一种可能的实现方式中，所述上水囊和下水囊均由弹性导热材料制成。 [0017] 在一种可能的实现方式中，所述上水囊和下水囊外侧均涂敷有导热材料。 [0018] 在一种可能的实现方式中，所述导热隔板下侧设有制冷组件，所述制冷组件包括若干制冷仓，若干所述制冷仓相连通，且共用一个进水口，若干所述制冷仓均存储有制冷剂，若干所述制冷仓分别与所述导热隔板和所述下水囊导热连接。 [0019] 在一种可能的实现方式中，所述制冷组件还包括第二单向阀、第二阀门和液位传感器，所述第二阀门一端与所述下水囊连通，另一端与所述第二单向阀的进水口连通，所述第二单向阀的出水口与若干所述制冷仓的进水口连通，所述液位传感器设在所述制冷仓内，用来检测所述制冷仓内的液位；所述蓄水箱上设有若干排气孔，若干所述排气孔均与若干所述制冷仓连通。 [0020] 在一种可能的实现方式中，所述制冷组件还包括若干排气阀，若干所述排气阀分别与若干所述排气孔连接。 [0021] 本发明提供的电网调控用储能装置的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的电网调控用储能装置包括蓄水箱和收缩水囊，且蓄水箱密封设置，并在蓄水箱内设有导热隔板，将蓄水箱在上下方向上分为上腔体和下腔体，并在上腔体和下腔体内充有气体，收缩水囊包括设在上腔体内的上水囊和设在下腔体内的下水囊，在利用电网中的电能驱动水泵向收缩水囊注水的过程中，收缩水囊被撑开、上腔体和下腔体中的气体被压缩，即将电能转化为了水的重力势能、收缩水囊的弹性势能和气体的压缩能，大大提高了储能装置的能量密度；同时，在上腔体外侧设有吸热层，并在隔板上设置若干半导体制冷片，吸热层可以吸收外界环境的热量并传递至上水囊中，使上水囊中的水温升高，进而使上水囊和下水囊之间产生温差，即半导体制冷片的两侧产生温差，进而使半导体制冷片产生电能，并在储能阶段，通过切换组件使半导体制冷片与水泵电性连接，利用半导体制冷片产生的电能驱动水泵工作，以将半导体制冷片产生的电能加以转化、存储，以节约电能；在释能阶段，通过切换组件使半导体制冷片与电网电性连接，将半导体制冷片产生的电能并入电网，进一步提高储能装置的能量密度；即当需要存储相同的电能时，本发明提供的电网调控用储能装置的体积远小于传统蓄水池的体积，其占地面积更小、选址方便、节约空间资源。附图说明 [0022] 图1为本发明实施例提供的电网调控用储能装置的立体结构示意图； [0023] 图2为本发明实施例提供的电网调控用储能装置的主视结构示意图； [0024] 图3为本发明实施例提供的电网调控用储能装置的俯视结构示意图； [0025] 图4为沿图2中A‑A线的剖视结构图； [0026] 图5为沿图3中B‑B线的剖视结构图； [0027] 图6为图4中的C部放大图； [0028] 图7为本发明实施例提供的电网调控用储能装置中的切换组件的原理图； [0029] 附图标记说明： [0030] 10、蓄水箱；11、上腔体；12、下腔体；13、导热隔板； [0031] 14、半导体制冷片；15、散热肋；16、吸热层；21、上水囊； [0032] 22、下水囊；23、第一单向阀；24、压力传感器； [0033] 25、第一阀门；30、水泵；41、制冷仓； [0034] 42、第二单向阀；43、第二阀门；44、液位传感器； [0035] 45、排气阀；50、电网；60、切换组件。 具体实施方式[0036] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0037] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 [0038] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。 [0039] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。 [0040] 在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。 [0041] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。 [0043] 请一并参阅图1至图2，现对本发明提供的电网调控用储能装置进行说明。所述电网调控用储能装置，包括蓄水箱10、收缩水囊、水泵30和切换组件60；蓄水箱10密封设置，蓄水箱10内设有导热隔板13，将蓄水箱10在上下方向上分为上腔体11和下腔体12，上腔体11对应的蓄水箱10外侧设有吸热层16，上腔体11和下腔体12内均充有气体，导热隔板13上设有若干半导体制冷片14；收缩水囊包括设在上腔体11内的上水囊21和设在下腔体12内的下水囊22，上水囊21和下水囊22的进水口和出水口均设在蓄水箱10外，上水囊21和下水囊22充水后分别与导热隔板13的两侧抵接并导热连接；水泵30用来向上水囊21和下水囊22内注水；切换组件60电力输入端与若干半导体制冷片14电性连接，电力输出端分别与水泵30和电网50电性连接。 [0044] 具体的，切换组件60为切换开关，切换开关的电力输入端与若干半导体制冷片14电性连接，电力输出端分别与水泵30和电网50电性连接；通过控制切换开关的动作，可以使半导体制冷片14与水泵30电性连接，或者使半导体制冷片14与电网50电性连接，切换组件60未在图中显示。 [0046] 上腔体11和下腔体12相连通，上水囊21和下水囊22相连通。 [0047] 本实施例提供的电网调控用储能装置的有益效果是：与现有技术相比，本实施例提供的电网调控用储能装置包括蓄水箱10和收缩水囊，且蓄水箱10密封设置，并在蓄水箱10内设有导热隔板13，将蓄水箱10在上下方向上分为上腔体11和下腔体12，并在上腔体11和下腔体12内充有气体，收缩水囊包括设在上腔体11内的上水囊21和设在下腔体12内的下水囊22，在利用电网50中的电能驱动水泵30向收缩水囊注水的过程中，收缩水囊被撑开、上腔体11和下腔体12中的气体被压缩，即将电能转化为了水的重力势能、收缩水囊的弹性势能和气体的压缩能，大大提高了储能装置的能量密度；同时，在上腔体11外侧设有吸热层 16，并在隔板上设置若干半导体制冷片14，吸热层16可以吸收外界环境的热量并传递至上水囊21中，使上水囊21中的水温升高，进而使上水囊21和下水囊22之间产生温差，即半导体制冷片14的两侧产生温差，进而使半导体制冷片14产生电能，并在储能阶段，通过切换组件 60使半导体制冷片14与水泵30电性连接，利用半导体制冷片14产生的电能驱动水泵30工作，以将半导体制冷片14产生的电能加以转化、存储，以节约电能；在释能阶段，通过切换组件60使半导体制冷片14与电网50电性连接，将半导体制冷片14产生的电能并入电网50，进一步提高储能装置的能量密度；即当需要存储相同的电能时，本实施例提供的电网调控用储能装置的体积远小于传统蓄水池的体积，其占地面积更小、选址方便、节约空间资源。 [0048] 如图1和图2所示，在本实施例提供的电网调控用储能装置的一种具体的实施方式中，下腔体12对应的蓄水箱10外侧设有若干散热肋15，以增大散热面积，加快下水囊22的散热速度，使上水囊21和下水囊22持续产生温差，进而使半导体制冷片14持续产生电能。 [0049] 如图1和图2所示，在本实施例提供的电网调控用储能装置的一种具体的实施方式中，若干半导体制冷片14相串联，串联后的若干半导体制冷片14与切换组件60的电力输入端连接，切换组件60控制若干半导体制冷片14与水泵30或者电网50电性连接。 [0051] 如图1和图2所示，在本实施例提供的电网调控用储能装置的一种具体的实施方式中，上水囊21和下水囊22共用一个进水口和出水口，并在上水囊21和下水囊22的进水口安装有第一单向阀23。 [0052] 在上水囊21和下水囊22的进水口安装第一单向阀23，可以有效避免上水囊21和下水囊22中的水反流。 [0053] 如图1和图2所示，在本实施例提供的电网调控用储能装置的一种具体的实施方式中，在上水囊21和下水囊22的进水口上安装有压力传感器24，用来检测上水囊21和下水囊22的进水口处的水压；在上水囊21和下水囊22的出水口上安装有第一阀门25，第一阀门25一端与上水囊21和下水囊22的出水口连通，另一端用来与外置的水力发电机组连通。 [0054] 当压力传感器24上显示的压力等于水泵30的额定压力时，即表示此时水泵30无法继续向上水囊21的下水囊22内注水，储能装置达到最大储能量，此时即可关闭水泵30。 [0055] 如图1和图2所示，在本实施例提供的电网调控用储能装置的一种具体的实施方式中，上水囊21和下水囊22均由弹性导热材料制成。 [0057] 如图1和图2所示，在本实施例提供的电网调控用储能装置的一种具体的实施方式中，上水囊21和下水囊22外侧均涂敷有导热材料。 [0059] 需要说明的是，在上水囊21和下水囊22外侧均涂敷热硅脂，可以有效提高上水囊21与导热隔板13和蓄水箱10、下水囊22与导热隔板13和蓄水箱10之间的导热率，可以使上水囊21更好的吸收导热层吸收的热量，使下水囊22中的热量更好的散出，可以有效提高上水囊21和下水囊22与半导体制冷片14之间的导热率。 [0060] 如图1和图2所示，在本实施例提供的电网调控用储能装置的一种具体的实施方式中，导热隔板13下侧设有制冷组件，制冷组件包括若干制冷仓41，若干制冷仓41相连通，且共用一个进水口，若干制冷仓41均存储有制冷剂，若干制冷仓41分别与导热隔板13和下水囊22导热连接。 [0062] 如图1和图2所示，在本实施例提供的电网调控用储能装置的一种具体的实施方式中，制冷组件还包括第二单向阀42、第二阀门43和液位传感器44，第二阀门43一端与下水囊22连通，另一端与第二单向阀42的进水口连通，第二单向阀42的出水口与若干制冷仓41的进水口连通，液位传感器44设在制冷仓41内，用来检测制冷仓41内的液位；蓄水箱10上设有若干排气孔，若干排气孔均与若干制冷仓41连通。 [0063] 需要说明的是，液位传感器44显示制冷仓41内没水时，第二阀门43打开，下水囊22中的水经由第二阀门43和第二单向阀42进入制冷仓41内，制冷仓41内的制冷剂硝酸钾在水中溶解，当液位传感器44检测到制冷仓41内盛满水后，关闭第二阀门43。 [0064] 制冷仓41内的水逐渐蒸发、且上水囊21中的热量不断经过导热隔板13传入制冷仓41内，进一步加快制冷仓41中水分的蒸发，蒸发的水分经由排气孔排出，直至制冷仓41内的水完全蒸发；此时，制冷剂完全析出，液位传感器44检测到制冷仓41内没水，再次将第二阀门43打开，下水囊22中的水再次经由第二阀门43和第二单向阀42进入制冷仓41内，制冷剂再次溶于水中，开始吸收热量，对下水囊22制冷，如此循环，是制冷剂不断循环利用，进而使半导体制冷片14产生的更多的电能，进一步增大储能装置的能量密度。 [0065] 如图1和图2所示，在本实施例提供的电网调控用储能装置的一种具体的实施方式中，制冷组件还包括若干排气阀45，若干排气阀45分别与若干排气孔连接。 [0066] 在若干排气孔连接若干排气阀45，可以有效避免外界环境中的灰尘等进入制冷仓41。 |
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