一种电网多余电力的储能再利用系统的制作方法

1.本发明涉及电能再利用领域，尤其是涉及一种电网多余电力的储能再利用系统。


背景技术：

2.目前的光伏发电或风力发电等方式，由于受光能或风能的不均性影响，所以发出的电能大小、电压高低等都是不确定的。这些发电方式发出的电会并入到电网供用户使用，而电网主要根据用户需求端的用电量来决定是否接受上述光伏电站或风力发电站的电能。在不少时段，由于用电量存在波动，用电量不固定或不稳定，导致电网不接受上述电站过量的电能，从而导致出现弃光、弃风现象，这会使得电站不能连续满负荷运行，导致电站使用效率明显降低和资源严重浪费，不利于双碳目标的实现。
3.目前解决上述问题的方法是储能，有如下几种方法：一是抽水储能，其是用多余的不能进入电网的电能带动抽水电泵把水抽到高处的水库，把电能先变成水的势能，当电网需求电量大，再把水库的水下排带动水轮发电机发电供出；第二类是电化学储能，其原理是把多余的发电量通过对电池充电而暂时储存起来，需要时再让电池放电而利用；第三种是压缩空气储能，其原理是让多余的电能带动气泵，把空气压缩在超高压容器内，需要电时，再由所述高压空气带动气轮发电机组发电供出电能。当然还有飞轮储能等等。但目前的上述电能储能方法各有严重的局限性和不理想之处。如第一种抽水储能，要求在电站附近有宽大的高地，还要在高地上修建水库，工程量和造价很高。大部分电站附近并不具备此种地貌条件。第二种电化学储能，一般要采用很多锂电池组，成本也很高，且充电放电次数有限，寿命有限，维护成本也高。后两种储能方法要求更高，所以一直难以广泛采用，不再多述。因此需要采取一种新的储能利用方法。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种电网多余电力的储能再利用系统。
5.本发明的技术方案如下：一种电网多余电力的储能再利用系统，其特征在于，包括：
6.蓄水容器，所述蓄水容器内存储有液态水；
7.第一加热器，所述第一加热器与外部供电系统相连，所述第一加热器用于加热所述液态水；
8.汽化容器，所述汽化容器内设有汽化蒸发管；
9.连接管，所述连接管连接在所述蓄水容器和所述汽化蒸发管之间，且分别与所述蓄水容器和所述汽化蒸发管相连通；
10.第一驱动泵，所述第一驱动泵设置在所述连接管上；
11.第二加热器，所述第二加热器用于加热所述汽化蒸发管；
12.汽轮机，所述汽轮机与所述汽化蒸发管相连；
13.收集容器，所述收集容器分别与所述汽轮机和所述蓄水容器相连。
14.进一步地，所述蓄水容器和所述汽化容器中的至少一个的外壳上包裹有保温层。
15.进一步地，所述连接管上设有第一控制阀。
16.进一步地，所述第一加热器包括螺旋加热管，所述螺旋加热管设置在所述蓄水容器内。
17.进一步地，所述汽化蒸发管被构造成螺旋状。
18.进一步地，所述汽化蒸发管竖向设置，所述汽化蒸发管的进入口位于下方，所述汽化蒸发管的排放口位于上方。
19.和现有技术相比，本发明的有益效果如下：
20.本系统通过将电网中多余的电力先对水进行加热，将多余电能转换水的热能储存起来，在需要使用的时候，再对热水稍微加热，使之变成热蒸汽推动汽轮机工作，由此可实现对多余电能的储存和再利用。本系统结构简单，储能量大，建造成本低，可在发电站就近建装，适合推广应用。
21.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
23.图1是本发明的一种实施方式的示意图；
24.图2是本发明的另一种实施方式的示意图。
25.附图标记：
26.1、蓄水容器；2、第一加热器；3、汽化容器；4、连接管；5、汽化蒸发管；6、第一驱动泵；7、第一控制阀；8、保温层；9、第二加热器；10、汽轮机；11、发电机；12、收集容器；13、压力调节阀；14、第二驱动泵；15、第二控制阀；16、单向阀。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
28.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“竖向”、“周向”、“径向”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
31.下面参考附图图1-图2描述根据本发明实施例的一种电网多余电力的储能再利用系统，包括：蓄水容器1、第一加热器2、汽化容器3、连接管4、第一驱动泵6和第二加热器9。
32.如图1所示，蓄水容器1内存储有液态水；第一加热器2与外部供电系统相连，第一加热器2用于加热液态水；汽化容器3内设有汽化蒸发管5；连接管4连接在蓄水容器1和汽化蒸发管5之间，且分别与蓄水容器1和汽化蒸发管5相连通；第一驱动泵6设置在连接管4上；第二加热器9用于加热汽化蒸发管5；汽轮机10与汽化蒸发管5相连；收集容器12分别与汽轮机10和蓄水容器1相连。
33.本系统的工作原理如下：电网多余的电力先通过第一加热器2将蓄水容器1内的水进行加热，以使得多余电能先转换成热能储存起来；然后在需要的时候，再让高温热水通过连接管4流入汽化蒸发管5内，同时第二加热器9开始工作，对汽化蒸发管5内的高温热水再次加热，最终形成高温高压蒸汽，高温高压蒸汽流入汽轮机10后，便可带动汽轮机10工作向外做功，然后做功后的余水和余汽从汽轮机10排出后可以流向收集容器12内暂时储存起来，最后回流到蓄水容器1内，完成一个储能再利用循环。
34.具体而言，本系统中所用的液气相变材料是水，因为水的比热容比较大，能够吸收储存的能量多，而且成本低廉，能够降低系统的运行费用。当然，除了水之外，还可使用别的液气相变材料，这里不对液气相变材料的类型进行限制。
35.设置的蓄水容器1用于存储液态水，为了减少热量的散失，可在蓄水容器1外壳上包裹保温层8。进一步地，蓄水容器1上设有加水口，以便于在初期使用时进行加水，或者水量减少时，进行补水。蓄水容器1上还可以设置压力调节阀13，以自动调节蓄水容器1内的压力，防止压力过高。
36.设置的第一加热器2用于对水进行加热，第一加热器2为电加热器，这样才能接到外部供电系统中，将多余电能转换成水的热能。本技术对于第一加热器2的具体结构类型和设置数量等均不做限制，可根据需求选择。例如本实施例中的第一加热器2包括螺旋加热管，螺旋加热管设置在蓄水容器1内，螺旋形式与水的接触面积比较大，加热效果会更好。螺旋的布置形式这里不做限制，可以水平设置，也可以竖直设置。
37.设置的连接管4用于将蓄水容器1内的液态水送入汽化蒸发管5，其中，连接管4的一部分伸入蓄水容器1内，该部分管体竖向设置，且管体上设有多个沿竖向排布的进水孔，由此可以让处于不同高度的水都能通过进水孔迅速流入到连接管4内。为了保证液态水能够顺利流到汽化蒸发管5内，还设置了第一驱动泵6，用于驱动水流流动，而且第一驱动泵6还能防止汽化蒸发管5内的水蒸气倒流到蓄水容器1内。
38.可选地，还可以在连接管4上设置第一控制阀7，第一控制阀7可为开关阀、单向阀16、流量阀等等，以实现连接管4的通断、单向流动、流量等的控制，具体类型可根据实际需求选择，这里不做限制。
39.设置的汽化容器3用于容纳汽化蒸发管5，为了减少热量的散失，可在汽化容器3外壳上也包裹保温层8。
40.设置的第二加热器9用于对汽化蒸发管5加热，以使得高温的热水能够迅速在汽化蒸发管5形成热蒸汽。第二加热器9可为电加热器，或者是燃气加热器等等，这里不做限制。
41.本实施例中的汽化蒸发管5被构造成螺旋状，由此有利于增大与第二加热器9的接触面积，提高加热效果。螺旋状的汽化蒸发管5竖向设置，汽化蒸发管5的进入口位于下方，汽化蒸发管5的排放口位于上方，由此符合热气流上升的原理，方便热蒸汽排出。
42.可以理解的是，蓄水容器1中水的温度越高，则在汽化蒸发管5中就越容易变成蒸汽，那么第二加热器9加热过程中所消耗的能源就会越少，因此蓄热容器中的水可以等加热到临近沸点时(这个加热过程可为一次加热，也可以为多次加热)，再送到汽化蒸发管5中。有鉴于此，可以在蓄水容器1内设置水温传感器，水温传感器与第一驱动泵6相连，当蓄热容器内的水温达到水温传感器的预设温度时，则第一驱动泵6开启，以实现自动控制。
43.设置的汽轮机10用于对外做功，例如汽轮机10可以与发电机11相连进行发电，或者与电动机相连进行机械做功。
44.设置的收集容器12用于收集做功后的余水和余汽，余水和余汽经过做功后，温度比较低，因此可等蓄水容器1内的热水用完后，收集容器12再将余水重新补入蓄水容器1内，以避免降低蓄水容器1内的热水温度，影响后续汽化蒸发。
45.进一步地，蓄水容器1的回水口应设置在蓄水容器1的顶端，这样有利于防止蓄水容器1中的热水流到收集容器12中。收集容器12与蓄水容器1之间的管路上可设置第二驱动泵14和第二控制阀15，第二驱动泵14用于将余水泵入蓄水容器1内，同时还能起到一定的防倒流作用。第二控制阀15可为开关阀、单向阀16、流量阀等等，以实现相应管路的通断、单向流动、流量等的控制，具体类型可根据实际需求选择，这里不做限制。
46.为了减少热量的散失，本系统的各个连接管路上可根据实际情况包裹上保温层8。
47.需要说明的是，本技术对于蓄水容器1、汽化容器3、汽轮机10和收集容器12等部件的数量不做限制，各部件的布置方式可根据实际需求选择。例如参照图2，汽轮机10和收集容器12均为一个，蓄水容器1、汽化容器3则为多个，而且多个蓄水容器1和多个汽化容器3一一对应，每个蓄水容器1与对应汽化容器3的连接方式与上文相同，不再赘述。
48.多个汽化容器3中的汽化蒸发管5是并联设置与汽轮机10相连的，而且每个汽化蒸发管5上设有单向阀16，以使得热蒸汽只能单向流入汽轮机10中，而不会窜流到其他汽化蒸发管5内，这样每个汽化蒸发管5都是互相独立的，互不影响。
49.收集容器12的排出端设有主管路和多个支管路，多个支管路并联设置而且与多个蓄水容器1一一对应相连，主管路上设有上述的第二驱动泵14，每个支管路上都设有上述的第二控制阀15，此时的第二控制阀15可为开关阀，这样每个蓄水容器1之间都是互相独立和互不影响的，收集容器12内的余水可以根据需求只排入到某一个蓄水容器1内或者某一些蓄水容器1内。
50.这种实施方式下，例如可以是第一组蓄水容器1和汽化容器3先进行工作，然后第
二组蓄水容器1和汽化容器3再开始工作，此时收集容器12内的余水可以流到第一组蓄水容器1内进行补水，然后顺次挨个往下进行即可。
51.当然，除了上述实施方式外，还可以有别的实施方式。例如，可以是多个蓄水容器1与一个汽化容器3对应相连，也可以是一个蓄水容器1与多个汽化容器3对应相连；可以是多个汽化容器3与一个汽轮机10对应相连，也可以是一个汽化容器3与多个汽轮机10对应相连；可以是多个汽轮机10与一个收集容器12对应相连，也可以是一个汽轮机10与多个收集容器12对应相连；可以是多个收集容器12与一个蓄水容器1对应相连，也可以是一个收集容器12与多个蓄水容器1对应相连。因此蓄水容器1、汽化容器3、汽轮机10和收集容器12等部件的数量设置多少和采用哪种连接形式，可根据实际需求进行适应性调整。
52.综上所述，本系统通过将电网中多余的电力先对水进行加热，将多余电能转换水的热能储存起来，在需要使用的时候，再对热水稍微加热，使之变成热蒸汽推动汽轮机10工作，由此可实现对多余电能的储存和再利用。本系统结构简单，储能量大，建造成本低，可在发电站就近建装，适合推广应用。
53.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。