壓縮空氣儲能的風(fēng)光互補(bǔ)冷熱氣電新能源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及新能源利用系統(tǒng)工程領(lǐng)域，主要是將各種能量形式充分利用，縮短能 量轉(zhuǎn)換鏈條采用新的互補(bǔ)儲能方式，提高總效率。
【背景技術(shù)】：
[0002] 現(xiàn)有的風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)是先將風(fēng)能和光能轉(zhuǎn)化為電能，由于風(fēng)光發(fā)電固有的間歇性 和波動性，電網(wǎng)的可靠性降低給需要穩(wěn)定運(yùn)行的輸電、用電帶來極大麻煩。為此目前比較常 用的解決方法有兩種：一是挖掘現(xiàn)有電站的調(diào)峰能力，二是采用代價極高的蓄電池來儲能。
[0003] 第一種方法，遇到的麻煩是：風(fēng)電廠在強(qiáng)風(fēng)時可瞬間達(dá)到供電高峰，而在無風(fēng)時則 會停止發(fā)電，同樣當(dāng)烏云遮擋光伏陣列時電池板的輸出或會減少幾十萬瓧，這樣大的波動 影響供電的穩(wěn)定和電能質(zhì)量威脅電網(wǎng)的安全，若出現(xiàn)這兩者同時供能不足的情況，僅靠現(xiàn) 有火電站、水電站等的調(diào)峰遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，為此仍然需要建造大量的可靠能源調(diào)峰電站作為"備 份"，極大的抬升了利用清潔能源的代價。
[0004] 第二種方法，經(jīng)濟(jì)性更差，只適合于衛(wèi)星、測量、通信基站等高價值低電量無人值 守的地方，無法大規(guī)模存電供電，近來全國多地曝出曾經(jīng)風(fēng)光無限的互補(bǔ)路燈頻頻"罷工"， 2013年12月4日，信息時報報道《萬元節(jié)能路燈中看不中用"瞎了"好幾條路》。2014年 03月24日，武漢晚報報道《太陽能路燈"遭遇尷尬"裝得起用不起》裝一盞風(fēng)電燈平均要花 5千一1萬，不過讓使用單位最糾結(jié)的并不完全是昂貴的初裝費(fèi)，如果一次性投入后只需很 少的維護(hù)費(fèi)，不少單位還是樂意做這"一勞永逸的買賣"的。可問題是每隔1-3年就得換的 蓄電池，貴的要花2000多。安裝風(fēng)光互補(bǔ)路燈更貴要2萬多。解放公園算了一筆賬要342 年后才能收回成本。其實(shí)這些問題的最關(guān)鍵點(diǎn)就是：儲能的化學(xué)蓄電池造價高且老化衰退 過快，造成的"木桶短板效應(yīng)"拖累了風(fēng)光互補(bǔ)行業(yè)。
[0005] 與風(fēng)電路燈特性最接近最容易參照的就是壓縮空氣儲能車輛。相近的實(shí)例是央 視報道的烏拉圭發(fā)明家"阿芒多"發(fā)明的壓縮空氣自行車，其性能和性價比優(yōu)于電動自行車 (電動自行車耗電量與風(fēng)電路燈相當(dāng)），他的成功為小型壓縮空氣儲能指明了方向。其他大 規(guī)模壓縮空氣儲能的發(fā)電站，已經(jīng)在歐美成功運(yùn)行，但美中不足的是，他們儲存的壓縮空氣 是用已經(jīng)發(fā)出來的電能去開動空壓機(jī)轉(zhuǎn)化來的，且產(chǎn)生了壓縮空氣后沒有直供用戶使用， 又再次轉(zhuǎn)化為電，反復(fù)轉(zhuǎn)化浪費(fèi)能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是：
[0007] 1.尋找新的技術(shù)路線，盡可能縮短能量轉(zhuǎn)換鏈條；
[0008] 2.采用新的互補(bǔ)儲能方式，提高新能源利用總效率。
[0009] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：
[0010] 參照附圖1。壓縮空氣儲能的風(fēng)光互補(bǔ)冷熱氣電新能源系統(tǒng)，可分為兩個子系統(tǒng)。
[0011] 子系統(tǒng)之一：壓縮空氣膨脹氣輪發(fā)電子系統(tǒng)。該系統(tǒng)由：風(fēng)車（1)、滑片空壓機(jī) (2)、塔筒超長氣缸汽缸蒸汽空壓機(jī)（3)、太陽能加熱鍋爐（4)、蓄能熱水池（5)、壓縮空氣地 下洞庫（6)、壓縮空氣膨脹氣輪發(fā)電機(jī)（8)、冷庫/冰柜（9)、換熱器/氯乙烷冷凝器（10)、壓 縮空氣地下洞庫的空氣輸入管道（13)、壓縮空氣地下洞庫的空氣輸出管道（14)、壓縮空氣 膨脹氣輪發(fā)電機(jī)組的輸入管道（15)、壓縮空氣膨脹氣輪發(fā)電機(jī)組的輸出管道（16)、雙層真 空管鍋爐水循環(huán)栗（17)、閥門1 (19)、閥門2 (20)、塔筒空壓機(jī)單向進(jìn)氣閥門（21)、塔筒空壓 機(jī)單向排氣閥門（22)、風(fēng)車空壓機(jī)單向進(jìn)氣閥門（23)、風(fēng)車空壓機(jī)單向排氣閥門（24)、空 氣濾清器（25)、壓縮空氣地下洞庫的放氣閥門（26)、壓縮空氣地下洞庫的排水閥門（27)、 壓縮空氣地下洞庫的排水管道（28)等組成。
[0012] 具體運(yùn)作如下：太陽照射在"太陽能反射鏡"（4-1)上，"虛擬的太陽聚焦光 線"（4-2)聚焦在"雙層真空管鍋爐"（4-3)的底部，"雙層真空管鍋爐"（4-3)里的水被加熱 沸騰，水蒸汽經(jīng)"蒸汽輸出管道"（4-4)輸出，此時，打開"閥門1"（19)，關(guān)閉"閥門2"（20)， "塔筒空壓機(jī)單向進(jìn)氣閥門"（21)會自動關(guān)閉，水蒸汽進(jìn)入"塔筒超長汽缸蒸汽空壓機(jī)"（3) 的底部，蒸汽壓力將"塔筒超長汽缸蒸汽空壓機(jī)內(nèi)的活塞"(3-2)從"塔筒超長汽缸蒸汽空壓 機(jī)的缸體"（3-1)底部推向頂部，則"塔筒空壓機(jī)單向排氣閥門"(22)會被氣流自動頂開，將 氣缸內(nèi)的空氣擠壓排入保溫輸氣管（3-3)。有風(fēng)時，"風(fēng)車"(1)啟動，帶動"滑片空壓機(jī)"(2) 運(yùn)作，"滑片空壓機(jī)"（2)排出的熱空氣將自動頂開"風(fēng)車空壓機(jī)單向排氣閥門"（24)，借道 和共用"塔筒超長汽缸蒸氣壓縮機(jī)的保溫輸氣管"(3-3)輸送，經(jīng)連接管道從上表層進(jìn)入"蓄 能熱水池"（5)盤旋向下與水進(jìn)行熱交換，使得上表層水很熱逐漸向下降溫，冷卻后的壓縮 空氣進(jìn)入"壓縮空氣地下洞庫"（6)。
[0013] 當(dāng)"塔筒超長汽缸蒸汽空壓機(jī)的活塞"（3-2)從"塔筒超長汽缸蒸汽空壓機(jī)的缸 體"（3-1)底部被水蒸汽推著快要到頂部時，關(guān)閉"閥門1"（19)，"塔筒空壓機(jī)單向排氣閥 門"（22)將會被氣壓自動頂開，"塔筒空壓機(jī)單向進(jìn)氣閥門"（21)則會自動關(guān)閉，"塔筒超 長汽缸蒸汽空壓機(jī)的活塞"（3-2)依靠慣性沖到頂部把缸內(nèi)空氣擠壓排出，此時打開"閥門 2"（20)，活塞被自身重力向下拉，從"塔筒超長汽缸蒸汽空壓機(jī)缸體"（3-1)的頂部滑落到 底部，同時將"塔筒超長汽缸蒸汽空壓機(jī)活塞"（3-2)下面，即"塔筒超長汽缸蒸汽空壓機(jī)缸 體"（3-1)內(nèi)的乏蒸汽排出，經(jīng)"水蒸汽冷凝管道"（4-5)輸往蓄能熱水池（5)，此時管道內(nèi) 的乏蒸汽被冷凝成溫水，再通過"雙層真空管鍋爐水循環(huán)栗"（17)輸送，重新將水加入"雙 層真空管鍋爐"（4-3)。
[0014] 重復(fù)循環(huán)上述步驟，可將大量空氣加壓排入"壓縮空氣地下洞庫"出），空氣中的水 分在壓縮和降溫后凝結(jié)為水時，打開"壓縮空氣地下洞庫的排水閥門"(27)后，水可從"壓縮 空氣地下洞庫的排水管道"（28)排出；需要壓縮空氣時打開"壓縮空氣地下洞庫的放氣閥 門"(26)，壓縮空氣經(jīng)"壓縮空氣地下洞庫的空氣輸出管道"(14)，并經(jīng)"冷庫/冰柜"(9)、"換 熱器/氯乙烷冷凝器"（10)加溫，再通過"壓縮空氣膨脹氣輪發(fā)電機(jī)組的輸入管道"（15)， 進(jìn)入"壓縮空氣膨脹氣輪發(fā)電機(jī)組"（8)進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電后的"潔凈清涼尾氣"經(jīng)"壓縮空氣 膨脹氣輪發(fā)電機(jī)組的輸出管道"（16)，輸往廠房、樓房室內(nèi)降溫?fù)Q氣。
[0015] 子系統(tǒng)之二：低沸點(diǎn)工質(zhì)汽化膨脹汽輪機(jī)發(fā)電子系統(tǒng)。由：低沸點(diǎn)工質(zhì)汽化膨脹 汽輪發(fā)電機(jī)組（7)、蓄能熱水池（5)、換熱器/冷凝器（10)、低沸點(diǎn)工質(zhì)汽化膨脹汽輪發(fā)電機(jī) 組的輸入管道（11)、低沸點(diǎn)工質(zhì)汽化膨脹汽輪發(fā)電機(jī)組的輸出管道（12)、低沸點(diǎn)工質(zhì)循環(huán) 栗（18)等組成。
[0016] 具體運(yùn)作如下：氯乙烷（或其他鹵代烷等）在管道中進(jìn)入"蓄能熱水池"（5)下 部，盤旋向上換熱加溫，由液態(tài)變成汽態(tài)，經(jīng)"低沸點(diǎn)工質(zhì)汽化膨脹汽輪發(fā)電機(jī)組的輸入管 道"（11)輸入到"低沸點(diǎn)工質(zhì)汽化膨脹汽輪發(fā)電機(jī)組"（7)，進(jìn)行發(fā)電；尾汽通過"換熱器/ 冷凝器"（10)，被冷凝成液態(tài)，經(jīng)"低沸點(diǎn)工質(zhì)循環(huán)栗"（18)輸送，再進(jìn)入"蓄能熱水池"（5) 加溫。反復(fù)循環(huán)運(yùn)行，進(jìn)行發(fā)電。
[0017] 本發(fā)明的特點(diǎn)：
[0018] 1、以最簡潔的手段采集太陽能量中風(fēng)的動能和光的熱能，不將這些能量第一順序 的去轉(zhuǎn)化為不易儲存的電能，而是轉(zhuǎn)化為容易儲存的壓縮空氣，并可直供用戶使用，也能按 需轉(zhuǎn)化為高峰電。
[0019] 2、將裝備的潛能充分利用，把經(jīng)過在航母上運(yùn)行多年被實(shí)踐證明效率很高的彈射 器，聯(lián)想和移植到風(fēng)車高大塔筒富?？臻e的內(nèi)部空間來運(yùn)行，節(jié)省了裝備和土地投資。
[0020] 3、回收和儲存保溫所有余熱，可直供用戶熱水。增加一套余熱綜合利用裝置，既回 收壓縮余熱，也利用膨脹產(chǎn)生的巨冷，按照冷量的溫度梯度來巧妙利用，最靠前的深冷給冷 庫，中間的冷凝低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽、連帶把水工質(zhì)蒸汽冷凝為溫水，最后的涼氣直供樓房室內(nèi) 降溫?fù)Q氣，冷熱互相平衡，減少了蒸汽循環(huán)做功對海洋江河的強(qiáng)烈依賴，使得以水、低沸點(diǎn) 工質(zhì)等做介質(zhì)的大規(guī)模風(fēng)光互補(bǔ)裝置適應(yīng)能力極大提高，既可在江河海邊亦可挺進(jìn)沙漠。
[0021] 4、冷、熱、氣、電綜合利用及裝備之間功能和