能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及發(fā)電廠的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)換機構(gòu)、儲能單元、方向控制閥組及儲液池，所述儲能單元設(shè)置有容積腔，所述容積腔內(nèi)裝有氣體；所述轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸、曲柄、連桿和伸縮油缸，所述曲柄與轉(zhuǎn)軸固定連接；所述連桿的一端與曲柄鉸接，其另一端與伸縮油缸的活塞桿鉸接；所述伸縮油缸通過方向控制閥組分別與儲液池、容積腔相連；在第一狀態(tài)，所述方向控制閥組將伸縮油缸的無桿腔與儲液池連通，同時將伸縮油缸的有桿腔與容積腔連通；在第二狀態(tài)，所述方向控制閥組將伸縮油缸的有桿腔與儲液池連通，同時將伸縮油缸的無桿腔與容積腔連通。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換效率、成本、環(huán)保、安全等方面具有較好的綜合優(yōu)勢。
【專利說明】
能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及發(fā)電廠
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力生產(chǎn)技術(shù)，具體涉及一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及發(fā)電廠。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，為滿足不斷增加的電力負(fù)荷要求，電力建設(shè)部門不得不根據(jù)最大負(fù)荷要求建設(shè)各類發(fā)電設(shè)施。持續(xù)地大規(guī)模建設(shè)發(fā)電設(shè)施，為電力建設(shè)部門帶來了極大的困難，而在用電低峰期間，這些發(fā)電設(shè)施所產(chǎn)生的電能遠(yuǎn)超實際需求，導(dǎo)致了巨大的浪費。
[0003]為了減少浪費，通常將多余的電能存儲起來，常見的儲能方式有蓄電池儲能、抽水儲能及電解水制氫三種;然而這三種儲能方式均存在嚴(yán)重缺陷，具體如下:
[0004]I)蓄電池儲能是通過蓄電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，然而，蓄電池的充放電次數(shù)有限、使用壽命較短，且使用和維護(hù)成本高。
[0005]2)抽水儲能是通過水栗將較低位置的水抽至較高位置的蓄水池中，將電能轉(zhuǎn)換為水的勢能儲存起來，這種儲能方式需要在高度差較為明顯的臨水位置建設(shè)規(guī)模較大的蓄水池，且釋放能量時，需要依賴水力發(fā)電設(shè)備才能將水的勢能轉(zhuǎn)化為電能；因此，抽水儲能對場地和設(shè)備要求比較高，投資及建設(shè)周期長，受地理條件限制明顯。
[0006]3)電解水制氫是通過電能將水分解成氫氣和氧氣，將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能存儲在氫氣中，釋放能量時，氫氣在火力發(fā)電設(shè)備中燃燒進(jìn)而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能；由于氫氣是一種易燃易爆氣體，氫氣的儲存條件比較苛刻，因此，儲存設(shè)施的建設(shè)及維護(hù)成本較高。
[0007]綜上，對于電力生產(chǎn)領(lǐng)域而言，如何保證電能的儲存及釋放過程高效、安全及低成本，仍然是一個比較棘手的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明提出一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，利用該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以高效、安全的存儲及釋放能量，并且建設(shè)及使用過程成本低廉。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出一種具有該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的發(fā)電廠。
[0009]作為第一方面，本發(fā)明提出一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，具體包括轉(zhuǎn)換機構(gòu)、儲能單元、方向控制閥組及儲液池，所述儲能單元設(shè)置有容積腔，所述容積腔內(nèi)裝有氣體;所述轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸、曲柄、連桿和伸縮油缸，所述曲柄與轉(zhuǎn)軸固定連接;所述連桿的一端與曲柄鉸接，其另一端與伸縮油缸的活塞桿鉸接;所述伸縮油缸通過方向控制閥組分別與儲液池、容積腔相連;在第一狀態(tài)，所述方向控制閥組將伸縮油缸的無桿腔與儲液池連通，同時將伸縮油缸的有桿腔與容積腔連通;在第二狀態(tài)，所述方向控制閥組將伸縮油缸的有桿腔與儲液池連通，同時將伸縮油缸的無桿腔與容積腔連通。
[0010]優(yōu)選地，所述方向控制閥組包括兩個第一通斷閥及兩個第二通斷閥，所述有桿腔、無桿腔分別經(jīng)過一個第一通斷閥與儲液池相連，并且所述有桿腔、無桿腔分別經(jīng)過一個第二通斷閥與儲能單元的容積腔相連。
[0011]優(yōu)選地，所述方向控制閥組還包括第一換向閥和壓力油源，所述第一通斷閥和第二通斷閥均為插裝閥;所述壓力油源通過第一換向閥與第一通斷閥、第二通斷閥連接，用于向第一通斷閥和第二通斷閥提供液壓油，所述第一換向閥用于控制第一通斷閥和第二通斷閥的通斷。
[0012]優(yōu)選地，所述方向控制閥組包括兩個第二換向閥，所述有桿腔經(jīng)過一個第二換向閥分別與儲液池、容積腔相連，且所述無桿腔經(jīng)過另一個第二換向閥分別與容積腔、儲液池相連。
[0013]優(yōu)選地，所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還包括電動機，所述電動機與轉(zhuǎn)軸連接，所述電動機用于驅(qū)使曲柄轉(zhuǎn)動，所述曲柄帶動伸縮油缸往復(fù)運動。
[0014]優(yōu)選地，所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還包括發(fā)電機，所述發(fā)電機與轉(zhuǎn)軸連接，所述伸縮油缸用于驅(qū)使曲柄轉(zhuǎn)動，所述曲柄帶動發(fā)電機工作。
[0015]優(yōu)選地，所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還包括雙功能電機，所述雙功能電機與轉(zhuǎn)軸連接;在儲能工況下，所述雙功能電機作為電動機，用于驅(qū)使曲柄轉(zhuǎn)動，所述曲柄帶動伸縮油缸往復(fù)運動;在發(fā)電工況下，所述雙功能電機作為發(fā)電機，所述伸縮油缸用于驅(qū)使曲柄轉(zhuǎn)動，所述曲柄帶動發(fā)電機工作。
[0016]作為第二方面，本發(fā)明提出一種發(fā)電廠，該發(fā)電廠具體包括發(fā)電設(shè)備及上述任意一項的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
[0017]優(yōu)選地，所述發(fā)電設(shè)備為水力發(fā)電機或風(fēng)力發(fā)電機。
[0018]本發(fā)明提出的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具體包括轉(zhuǎn)換機構(gòu)、儲能單元、方向控制閥組及儲液池，其中，轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸、曲柄、連桿和伸縮油缸，曲柄與轉(zhuǎn)軸固定連接。在儲存能量時，轉(zhuǎn)軸帶動曲柄轉(zhuǎn)動，進(jìn)而驅(qū)使伸縮油缸內(nèi)的活塞往復(fù)運動，在活塞往復(fù)運動過程中，伸縮油缸的有桿腔和無桿腔的體積周期性增大或縮小，且當(dāng)有桿腔的體積增大時，無桿腔的體積縮小，當(dāng)有桿腔的體積縮小時，無桿腔的體積增大;在有桿腔體積增大、無桿腔體積縮小時，方向控制閥組將有桿腔與儲液池連通，同時將無桿腔與容積腔連通，此時儲液池中的液體被吸入有桿腔，無桿腔中的液體被壓入容積腔中；在有桿腔體積縮小、無桿腔體積增大時，方向控制閥組將有桿腔與容積腔連通，同時將無桿腔與儲液池連通，此時儲液池中的液體被吸入無桿腔，有桿腔中的液體被壓入容積腔中；隨著液體被壓入容積腔，容積腔內(nèi)的壓力相應(yīng)升高，最終將轉(zhuǎn)軸輸出的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓能并存儲在儲能單元中。釋放能量時，方向控制閥組將容積腔交替與無桿腔、有桿腔連通，在壓力作用下，容積腔內(nèi)的液體驅(qū)使伸縮油缸的活塞桿往復(fù)運動，相應(yīng)地，通過連桿和曲柄，活塞桿可以驅(qū)使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，最終將液體的壓能轉(zhuǎn)換為機械能，如果需要將液體的壓能轉(zhuǎn)換為電能，只需要將轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機連接即可。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換效率、成本、環(huán)保、安全等方面具有較好的綜合優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0019]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0020]圖1為本發(fā)明具體實施例提供的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的工作原理圖。
[0021]附圖標(biāo)記說明:
[0022]I 一儲能單兀2 —曲柄3—伸縮油缸4 一第一通斷閥
[0023]5 一第二通斷閥6—第一換向閥7—儲液池8—液壓栗9 一連桿
【具體實施方式】
[0024]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0025]圖1所示為本發(fā)明具體實施例提出的一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)換機構(gòu)、儲能單元1、方向控制閥組、儲液池7及雙功能電機(即可以作為電動機使用，也可以作為發(fā)電機使用)，儲能單元I上設(shè)置有容積腔，容積腔內(nèi)裝有氣體;其中，轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸(圖中未示出)、曲柄2、連桿9和伸縮油缸3，曲柄2與轉(zhuǎn)軸固定連接;轉(zhuǎn)軸與雙功能電機連接，連桿9的一端與曲柄2鉸接，其另一端與伸縮油缸3的活塞桿鉸接;方向控制閥組包括兩個第一通斷閥4及兩個第二通斷閥5，有桿腔、無桿腔分別經(jīng)過一個第一通斷閥4與儲液池7相連，并且有桿腔、無桿腔分別經(jīng)過一個第二通斷閥5與儲能單元I的容積腔相連。
[0026]儲存能量時，雙功能電機起電動機的作用，帶動曲柄2轉(zhuǎn)動，進(jìn)而驅(qū)使伸縮油缸3內(nèi)的活塞往復(fù)運動，在活塞往復(fù)運動過程中，伸縮油缸3的有桿腔和無桿腔的體積周期性增大或縮小，且當(dāng)有桿腔的體積增大時，無桿腔的體積縮小，當(dāng)有桿腔的體積縮小時，無桿腔的體積增大。在有桿腔體積增大、無桿腔體積縮小時，方向控制閥組將有桿腔與儲液池7連通，同時將無桿腔與容積腔連通，此時儲液池7中的液體被吸入有桿腔，無桿腔中的液體被壓入容積腔中；在有桿腔體積縮小、無桿腔體積增大時，方向控制閥組將有桿腔與容積腔連通，同時將無桿腔與儲液池7連通，此時儲液池7中的液體被吸入無桿腔，有桿腔中的液體被壓入容積腔中；隨著液體被壓入容積腔，容積腔內(nèi)的壓力相應(yīng)升高，最終將雙功能電機輸出的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓能并存儲在儲能單元I中。
[0027]釋放能量時，雙功能電機起發(fā)電機的作用，方向控制閥組將容積腔交替與無桿腔、有桿腔連通，在壓力作用下，容積腔內(nèi)的液體驅(qū)使伸縮油缸3的活塞桿往復(fù)運動，相應(yīng)地，在連桿9、曲柄2及轉(zhuǎn)軸的配合下，伸縮油缸3可以驅(qū)使雙功能電機轉(zhuǎn)動進(jìn)而發(fā)電。
[0028]在優(yōu)選的實施例中，方向控制閥組還包括第一換向閥6和壓力油源(比如液壓栗8)，第一通斷閥4和第二通斷閥5均為插裝閥;壓力油源通過第一換向閥6與第一通斷閥4、第二通斷閥5連接，用于向第一通斷閥4和第二通斷閥5提供液壓油，第一換向閥6用于控制第一通斷閥4和第二通斷閥5的通斷。液壓栗8提供的液壓油為插裝閥切換狀態(tài)提供動力，通過第一換向閥6和壓力油源可以方便控制第一通斷閥4和第二通斷閥5的狀態(tài);在大流量的情況下，第一通斷閥4和第二通斷閥5采用插裝閥結(jié)構(gòu)，可以節(jié)省第一通斷閥4和第二通斷閥5的采購成本。
[0029]在其它實施例中，方向控制閥組包括第二換向閥A和第二換向閥B，有桿腔經(jīng)過第二換向閥A分別與儲液池7、容積腔相連，且無桿腔經(jīng)過第二換向閥B分別與容積腔、儲液池7相連。在儲存能量時，當(dāng)有桿腔體積增大、無桿腔體積縮小時，第二換向閥A將有桿腔與儲液池7連通，第二換向閥B將無桿腔與容積腔連通；當(dāng)有桿腔體積縮小、無桿腔體積增大時，第二換向閥A將有桿腔與容積腔連通，第二換向閥B將無桿腔與儲液池7連通。釋放能量時，在第二換向閥A和第二換向閥B的配合下，容積腔可以交替與有桿腔、無桿腔連通，進(jìn)而驅(qū)使活塞桿往復(fù)運動。
[0030]在其它實施例中，可以用電動機代替雙功能電機，相應(yīng)地，該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)只能進(jìn)行儲能;相反地，如果用發(fā)電機代替雙功能電機，該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)只能進(jìn)行發(fā)電。
[0031]另外，本發(fā)明具體實施例提出一種發(fā)電廠，該發(fā)電廠具體包括發(fā)電設(shè)備及上述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，發(fā)電設(shè)備優(yōu)選為水力發(fā)電機或風(fēng)力發(fā)電機。通過在發(fā)電廠中設(shè)置上述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，在發(fā)電設(shè)備的電能過剩時，可以將電能轉(zhuǎn)換為液體的壓能儲存在容積腔內(nèi)，進(jìn)而避免能源浪費。而且，與現(xiàn)有的儲能方式相比，該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)換效率高、成本低廉、安全、環(huán)保等優(yōu)勢。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，包括轉(zhuǎn)換機構(gòu)、儲能單元(I)、方向控制閥組及儲液池(7)，所述儲能單元(I)設(shè)置有容積腔，所述容積腔內(nèi)裝有氣體;所述轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸、曲柄(2)、連桿(9)和伸縮油缸(3)，所述曲柄(2)與轉(zhuǎn)軸固定連接;所述連桿(9)的一端與曲柄(2)鉸接，其另一端與伸縮油缸(3)的活塞桿鉸接;所述伸縮油缸(3)通過方向控制閥組分別與儲液池(7)、容積腔相連;在第一狀態(tài)，所述方向控制閥組將伸縮油缸(3)的無桿腔與儲液池(7)連通，同時將伸縮油缸(3)的有桿腔與容積腔連通;在第二狀態(tài)，所述方向控制閥組將伸縮油缸(3)的有桿腔與儲液池(7)連通，同時將伸縮油缸(3)的無桿腔與容積腔連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述方向控制閥組包括兩個第一通斷閥(4)及兩個第二通斷閥(5)，所述有桿腔、無桿腔分別經(jīng)過一個第一通斷閥(4)與儲液池(7)相連，并且所述有桿腔、無桿腔分別經(jīng)過一個第二通斷閥(5)與儲能單元(I)的容積腔相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述方向控制閥組還包括第一換向閥(6)和壓力油源，所述第一通斷閥(4)和第二通斷閥(5)均為插裝閥；所述壓力油源通過第一換向閥(6)與第一通斷閥(4)、第二通斷閥(5)連接，用于向第一通斷閥(4)和第二通斷閥(5)提供液壓油，所述第一換向閥(6)用于控制第一通斷閥(4)和第二通斷閥(5)的通斷。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述方向控制閥組包括兩個第二換向閥，所述有桿腔經(jīng)過一個第二換向閥分別與儲液池(7)、容積腔相連，且所述無桿腔經(jīng)過另一個第二換向閥分別與容積腔、儲液池(7)相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，還包括電動機，所述電動機與轉(zhuǎn)軸連接，所述電動機用于驅(qū)使曲柄(2)轉(zhuǎn)動，所述曲柄(2)帶動伸縮油缸(3)往復(fù)運動。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，還包括發(fā)電機，所述發(fā)電機與轉(zhuǎn)軸連接，所述伸縮油缸(3)用于驅(qū)使曲柄(2)轉(zhuǎn)動，所述曲柄(2)帶動發(fā)電機工作。7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，還包括雙功能電機，所述雙功能電機與轉(zhuǎn)軸連接;在儲能工況下，所述雙功能電機作為電動機，用于驅(qū)使曲柄(2)轉(zhuǎn)動，所述曲柄(2)帶動伸縮油缸(3)往復(fù)運動;在發(fā)電工況下，所述雙功能電機作為發(fā)電機，所述伸縮油缸(3)用于驅(qū)使曲柄(2)轉(zhuǎn)動，所述曲柄(2)帶動發(fā)電機工作。8.—種發(fā)電廠，其特征在于，包括發(fā)電設(shè)備及權(quán)利要求1至7任意一項所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)電廠，其特征在于，所述發(fā)電設(shè)備為水力發(fā)電機或風(fēng)力發(fā)電機。
【文檔編號】F15B3/00GK105952697SQ201610340941
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】易小剛
【申請人】三重型能源裝備有限公司, 三一重型能源裝備有限公司