1.本發(fā)明屬于水下儲能技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

2.儲能技術(shù)能夠存儲、釋放能量，彌補發(fā)電系統(tǒng)能量瞬時性的缺點，還可以大大改善可再生能源的波動性，現(xiàn)已成為智能電網(wǎng)、可再生能源高占比系統(tǒng)、能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分和重大支撐技術(shù)之一。目前已應(yīng)用的儲能技術(shù)主要包括抽水蓄能電站、壓縮空氣儲能、液流電池、蓄電池、超導(dǎo)磁能、飛輪和電容/超級電容等。由于受能量密度、容量、效率、儲能周期、運行費用、壽命等問題所限，只有抽水蓄能和壓縮空氣儲能兩種系統(tǒng)在大規(guī)模商業(yè)系統(tǒng)中運行。

3.目前，海洋可再生能源開發(fā)正處于快速發(fā)展階段，勢必成為未來可持續(xù)能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。除了大規(guī)模的淺海固定式風(fēng)電項目的成功運行，未來海上風(fēng)電有向深海發(fā)展的趨勢，陸地上，較大規(guī)模的光伏陣列需要占據(jù)很大的土地資源，這在經(jīng)濟發(fā)達人口稠密的沿海地區(qū)往往是不可以接受的，如果能夠充分利用寬闊的海上空間就可以克服以上難題，從而催生了水上漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究。相比于陸上光伏系統(tǒng)，其能夠利用周圍低溫水體阻止太陽能電池產(chǎn)生過熱問題，并且不容易產(chǎn)生揚塵覆蓋問題，也避免了建筑和植被遮擋陽光，從而保持較高的轉(zhuǎn)換效率。

4.同陸上可再生能源類似，海洋可再生能源同樣具有間歇性、隨機性缺陷，從而導(dǎo)致可再生能源電能的不穩(wěn)定性，而如何對間歇性、隨機性缺陷的海洋可再生能源進行有效存儲，以及將其存儲后將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定電能為電網(wǎng)供電，亟需解決，而現(xiàn)有技術(shù)中存在可進行穩(wěn)壓供電的水下儲能系統(tǒng)，但是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以上問題亟需解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中可進行穩(wěn)壓供電的水下儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜問題，本發(fā)明提供了一種水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)及方法。

6.水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)，包括電動/發(fā)電機、壓縮機、膨脹機、儲氣罐組、1號離合器和2號離合器；

7.電動/發(fā)電機的供電電源為海上可再生能源；

8.儲氣罐組包括n個儲氣罐，且n個儲氣罐從左至右依次首尾連通；n為大于或等于2的整數(shù)；

9.儲氣罐組置于海內(nèi)，且儲氣罐組中最右側(cè)的儲氣罐與海水連通，儲氣罐組中最左側(cè)的儲氣罐與壓縮機和膨脹機連通；

10.電動/發(fā)電機的主軸的一端通過1號離合器與壓縮機的輸入軸連接，電動/發(fā)電機的主軸的另一端通過2號離合器與膨脹機的輸出軸連接；

11.1號離合器，用于控制電動/發(fā)電機的主軸的一端與壓縮機的輸入軸間的通斷；

12.2號離合器，用于控制電動/發(fā)電機的主軸的另一端與膨脹機的輸出軸間的通斷；

13.電動/發(fā)電機作為電動機時，電動/發(fā)電機驅(qū)動壓縮機的輸入軸轉(zhuǎn)動，從而使得壓縮機將空氣壓縮至儲氣罐組，并通過儲氣罐組對空氣進行存儲；電動/發(fā)電機作為發(fā)電機時，儲氣罐組輸出的氣體對膨脹機做功，使得膨脹機的輸出軸帶動電動/發(fā)電機的主軸轉(zhuǎn)動，電動/發(fā)電機輸出電能輸送至電網(wǎng)。

14.采用所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)實現(xiàn)的儲能方法，該儲能方法包括儲能階段和釋能階段，具體為：

15.儲能階段：

16.將海上可再生能源生成的電能轉(zhuǎn)化為空氣內(nèi)能存儲至儲氣罐組，具體為過程為，海上可再生能源為電動/發(fā)電機供電，2號離合器使控制電動/發(fā)電機的主軸的另一端與膨脹機的輸出軸斷開，1號離合器使控制電動/發(fā)電機的主軸的一端與壓縮機的輸入軸連接，此時，電動/發(fā)電機作為電動機工作，帶動壓縮機的輸入軸轉(zhuǎn)動，對壓縮機做功，壓縮機對空氣進行壓縮，并將壓縮空氣存儲至儲氣罐組中，在對壓縮空氣進行存儲時，壓縮空氣將儲氣罐組內(nèi)的海水保持恒壓力排入大海；

17.釋能階段：

18.2號離合器使控制電動/發(fā)電機的主軸的另一端與膨脹機的輸出軸連接，1號離合器使控制電動/發(fā)電機的主軸的一端與壓縮機的輸入軸斷開；再將儲氣罐組中的壓縮空氣釋放后對膨脹機做功，使膨脹機的輸出軸帶動電動/發(fā)電機的主軸轉(zhuǎn)動，此時，電動/發(fā)電機作為發(fā)電機進行發(fā)電；其中，在釋放壓縮空氣時，海水流入儲氣罐組保持對壓縮空氣壓力恒定。

19.優(yōu)選的是，所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)，還包括蓄熱器；

20.蓄熱器的第一氣體輸入口與壓縮機的氣體輸出口連通，蓄熱器的第一氣體輸出口與膨脹機的氣體輸入口連通，

21.蓄熱器的第一氣體輸入/輸出口與儲氣罐組中最左側(cè)的儲氣罐連通；

22.蓄熱器與儲氣罐組中最左側(cè)的儲氣罐間管道上設(shè)有閥門；

23.蓄熱器，用于對氣體進行加熱。

24.優(yōu)選的是，所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)，還包括水輪發(fā)電機；

25.水輪發(fā)電機設(shè)置在儲氣罐組中最右側(cè)的儲氣罐的底部，

26.通過進/出儲氣罐組中最右側(cè)的儲氣罐中的海水對水輪發(fā)電機做功，使得水輪發(fā)電機發(fā)電，該電能用于給蓄熱器供電。

27.優(yōu)選的是，海上可再生能源為海上風(fēng)力發(fā)電、海上光伏發(fā)電或波浪能回收發(fā)電。

28.優(yōu)選的是，儲氣罐組中從左至右第一至第n

?

1個儲氣罐的底部均設(shè)有配重。

29.優(yōu)選的是，壓縮機壓縮空氣時產(chǎn)生的熱量通過絕熱導(dǎo)熱管或熱納米管單向?qū)峤o蓄熱器。

30.采用含有蓄熱器的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)實現(xiàn)的儲能方法，該儲能方法包括儲能階段和釋能階段，具體為：

31.儲能階段：

32.將海上可再生能源生成的電能轉(zhuǎn)化為空氣內(nèi)能存儲至儲氣罐組，具體為過程為，海上可再生能源為電動/發(fā)電機供電，2號離合器使控制電動/發(fā)電機的主軸的另一端與膨脹機的輸出軸斷開，1號離合器使控制電動/發(fā)電機的主軸的一端與壓縮機的輸入軸連接，

此時，電動/發(fā)電機作為電動機工作，帶動壓縮機的輸入軸轉(zhuǎn)動，對壓縮機做功，壓縮機對空氣進行壓縮，并將壓縮空氣通過蓄熱器加熱后存儲至儲氣罐組中，在對壓縮空氣進行存儲時，壓縮空氣將儲氣罐組內(nèi)的海水保持恒壓力排入大海；

33.釋能階段：

34.2號離合器使控制電動/發(fā)電機的主軸的另一端與膨脹機的輸出軸連接，1號離合器使控制電動/發(fā)電機的主軸的一端與壓縮機的輸入軸斷開；再將儲氣罐組中的壓縮空氣釋放后，通過蓄熱器對壓縮空氣加熱后對膨脹機做功，使膨脹機的輸出軸帶動電動/發(fā)電機的主軸轉(zhuǎn)動，此時，電動/發(fā)電機作為發(fā)電機進行發(fā)電；其中，在釋放壓縮空氣時，海水流入儲氣罐組保持對壓縮空氣壓力恒定。

35.本發(fā)明帶來的有益效果是：

36.本發(fā)明所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，利用海水的靜壓特性保持存儲的壓縮空氣壓力恒定，保證壓縮機和膨脹機始終工作在恒定工況附近，使膨脹和壓縮過程均具有較高的效率；海水能夠自由進出儲氣罐組，在對壓縮空氣進行存儲時，壓縮空氣將儲氣罐內(nèi)的海水排走，在釋放壓縮空氣時，海水流入儲氣罐保持壓縮空氣壓力穩(wěn)定，從而使生成的電能恒定；儲氣罐內(nèi)氣體變化將帶來儲氣罐組終端進口海水快速流動，在此引入水輪發(fā)電機，將其所發(fā)的電能轉(zhuǎn)化為熱能存儲于蓄熱器中；將壓縮過程中產(chǎn)生的大量熱能、水輪發(fā)電機產(chǎn)生的電能、以及海上可再生能源產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為熱能，并通過蓄熱器進行存儲，在膨脹釋能階段，用蓄熱器中存儲的熱能加熱壓縮空氣，提高壓縮空氣能量，從而提高系統(tǒng)總效率。此外，壓縮和膨脹過程均可為多段壓縮和膨脹。

37.本發(fā)明提出的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、可實現(xiàn)模塊化設(shè)計，便于組裝，選址靈活，電動/發(fā)電一體式電機成本低、維護方便、能量轉(zhuǎn)換效率高；系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性好，能夠充分利用風(fēng)能、太陽能等可再生能源，減少棄光棄風(fēng)現(xiàn)象，對于滿足能源需求、改善能源消費結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染、開發(fā)海上能源等方面具有重要的意義，可以有效推動海洋可再生能源裝備從“能發(fā)電”向“穩(wěn)定發(fā)電”的轉(zhuǎn)變。

附圖說明

38.圖1是本發(fā)明所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)的原理示意圖。

具體實施方式

39.下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

40.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。

41.具體實施方式一：下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)，包括電動/發(fā)電機1、壓縮機2、膨脹機3、儲氣罐組4、1號離合器5和2號離合器6；

42.電動/發(fā)電機1的供電電源為海上可再生能源；

43.儲氣罐組4包括n個儲氣罐4

?

1，且n個儲氣罐4

?

1從左至右依次首尾連通；n為大于或等于2的整數(shù)；

44.儲氣罐組4置于海內(nèi)，且儲氣罐組4中最右側(cè)的儲氣罐4

?

1與海水連通，儲氣罐組4中最左側(cè)的儲氣罐4

?

1與壓縮機2和膨脹機3連通；

45.電動/發(fā)電機1的主軸的一端通過1號離合器5與壓縮機2的輸入軸連接，電動/發(fā)電機1的主軸的另一端通過2號離合器6與膨脹機3的輸出軸連接；

46.1號離合器5，用于控制電動/發(fā)電機1的主軸的一端與壓縮機2的輸入軸間的通斷；

47.2號離合器6，用于控制電動/發(fā)電機1的主軸的另一端與膨脹機3的輸出軸間的通斷；

48.電動/發(fā)電機1作為電動機時，電動/發(fā)電機1驅(qū)動壓縮機2的輸入軸轉(zhuǎn)動，從而使得壓縮機2將空氣壓縮至儲氣罐組4，并通過儲氣罐組4對空氣進行存儲；電動/發(fā)電機1作為發(fā)電機時，儲氣罐組4輸出的氣體對膨脹機3做功，使得膨脹機3的輸出軸帶動電動/發(fā)電機1的主軸轉(zhuǎn)動，電動/發(fā)電機1輸出電能輸送至電網(wǎng)。

49.具體應(yīng)用時，所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)包括儲能階段和釋能階段，其儲能階段是2號離合器6使控制電動/發(fā)電機1的主軸的另一端與膨脹機3的輸出軸斷開，1號離合器5使控制電動/發(fā)電機1的主軸的一端與壓縮機2的輸入軸連接，將電動/發(fā)電機1作為電動機，使海上可再生能源生成的電能轉(zhuǎn)化為空氣內(nèi)能存儲至儲氣罐組4；釋能階段是將2號離合器6使控制電動/發(fā)電機1的主軸的另一端與膨脹機3的輸出軸連接，1號離合器5使控制電動/發(fā)電機1的主軸的一端與壓縮機2的輸入軸斷開；再將儲氣罐組4中的壓縮空氣釋放后對膨脹機3做功，使膨脹機3的輸出軸帶動電動/發(fā)電機1的主軸轉(zhuǎn)動，此時，電動/發(fā)電機1作為發(fā)電機進行發(fā)電。

50.本發(fā)明所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用時，儲氣罐組4固定于海平面以下某一深度處，儲氣罐組4中各個氣罐通過管道依次首尾相連，最右側(cè)的儲氣罐4

?

1與海水連通，海水能夠自由進出儲氣罐組4，利用海水的靜壓特性保持存儲的壓縮空氣壓力恒定，在對壓縮空氣進行存儲時，壓縮空氣將儲氣罐組4內(nèi)的海水排走，在釋放壓縮空氣時，海水流入儲氣罐組4保持壓縮空氣壓力穩(wěn)定，儲氣罐4

?

1壁面內(nèi)外壓力基本相同，無需很高的耐壓強度，可大幅降低儲氣罐組4制備成本，且由于儲氣罐組4與大海始終是連通的，且固定于海平面以下某一深度處，外界對儲氣罐組4內(nèi)的壓力始終相同，從而使得通入壓縮氣體和釋放壓縮氣體的壓力相同，釋放壓縮空氣后，生成的電能穩(wěn)定。

51.具體實施方式二：下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)作進一步說明，所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)，還包括蓄熱器7；

52.蓄熱器7的第一氣體輸入口與壓縮機2的氣體輸出口連通，蓄熱器7的第一氣體輸出口與膨脹機3的氣體輸入口連通，

53.蓄熱器7的第一氣體輸入/輸出口與儲氣罐組4中最左側(cè)的儲氣罐4

?

1連通；

54.蓄熱器7與儲氣罐組4中最左側(cè)的儲氣罐4

?

1間管道上設(shè)有閥門8；

55.蓄熱器7，用于對氣體進行加熱。

56.本實施方式中，通過增設(shè)蓄熱器7對壓縮空氣進行加熱，從而提高能量的轉(zhuǎn)化效率。

57.具體實施方式三：下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式二所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)作進一步說明，所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)，還包括水輪發(fā)電機9；

58.水輪發(fā)電機9設(shè)置在儲氣罐組4中最右側(cè)的儲氣罐4

?

1的底部，

59.通過進/出儲氣罐組4中最右側(cè)的儲氣罐4

?

1中的海水對水輪發(fā)電機9做功，使得水輪發(fā)電機9發(fā)電，該電能用于給蓄熱器7供電。

60.本實施方式中，儲氣罐組4內(nèi)氣體變化將帶來儲氣罐組4內(nèi)海水快速流動，在此引入水輪發(fā)電機9，將其所發(fā)的電能為蓄熱器7供電，從而轉(zhuǎn)化為熱能存儲于蓄熱器7中。

61.具體實施方式四：下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)作進一步說明，更進一步的，具體參見圖1，海上可再生能源為海上風(fēng)力發(fā)電、海上光伏發(fā)電或波浪能回收發(fā)電。

62.本優(yōu)選實施方式中，海上風(fēng)力發(fā)電、海上光伏發(fā)電或波浪能回收發(fā)電均為海上可再生能源，該種能源同具有間歇性、隨機性缺陷，因此，通過對此部分的海上可再生能源進行有效存儲，再進行穩(wěn)定釋能，進行平穩(wěn)供電，減少棄光棄風(fēng)現(xiàn)象，對于滿足能源需求、改善能源消費結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染、開發(fā)海上能源等方面具有重要的意義。

63.具體實施方式五：下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)作進一步說明，儲氣罐組4中從左至右第一至第n

?

1個儲氣罐4

?

1的底部均設(shè)有配重。

64.本優(yōu)選實施方式中，儲氣罐組4上設(shè)有配重，實現(xiàn)對儲氣罐組4在海中的穩(wěn)固性。

65.具體實施方式六：下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式二所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)作進一步說明，壓縮機2壓縮空氣時產(chǎn)生的熱量通過絕熱導(dǎo)熱管或熱納米管單向?qū)峤o蓄熱器7。

66.本實施方式中，將壓縮過程中產(chǎn)生的大量熱能，并將該部分熱量存儲至蓄熱器7，蓄熱器7中存儲的熱能加熱壓縮空氣，提高壓縮空氣能量，從而提高系統(tǒng)總效率。

67.具體實施方式七：采用具體實施方式一所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)實現(xiàn)的儲能方法，該儲能方法包括儲能階段和釋能階段，具體為：

68.儲能階段：

69.將海上可再生能源生成的電能轉(zhuǎn)化為空氣內(nèi)能存儲至儲氣罐組4，具體為過程為，海上可再生能源為電動/發(fā)電機1供電，2號離合器6使控制電動/發(fā)電機1的主軸的另一端與膨脹機3的輸出軸斷開，1號離合器5使控制電動/發(fā)電機1的主軸的一端與壓縮機2的輸入軸連接，此時，電動/發(fā)電機1作為電動機工作，帶動壓縮機2的輸入軸轉(zhuǎn)動，對壓縮機2做功，壓縮機2對空氣進行壓縮，并將壓縮空氣存儲至儲氣罐組4中，在對壓縮空氣進行存儲時，壓縮空氣將儲氣罐組4內(nèi)的海水保持恒壓力排入大海；

70.釋能階段：

71.2號離合器6使控制電動/發(fā)電機1的主軸的另一端與膨脹機3的輸出軸連接，1號離合器5使控制電動/發(fā)電機1的主軸的一端與壓縮機2的輸入軸斷開；再將儲氣罐組4中的壓縮空氣釋放后對膨脹機3做功，使膨脹機3的輸出軸帶動電動/發(fā)電機1的主軸轉(zhuǎn)動，此時，電動/發(fā)電機1作為發(fā)電機進行發(fā)電；其中，在釋放壓縮空氣時，海水流入儲氣罐組4保持對壓縮空氣壓力恒定。

72.具體實施方式八：采用具體實施方式二所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)實現(xiàn)的儲能方法，該儲能方法包括儲能階段和釋能階段，具體為：

73.儲能階段：

74.將海上可再生能源生成的電能轉(zhuǎn)化為空氣內(nèi)能存儲至儲氣罐組4，具體為過程為，海上可再生能源為電動/發(fā)電機1供電，2號離合器6使控制電動/發(fā)電機1的主軸的另一端與膨脹機3的輸出軸斷開，1號離合器5使控制電動/發(fā)電機1的主軸的一端與壓縮機2的輸入軸連接，此時，電動/發(fā)電機1作為電動機工作，帶動壓縮機2的輸入軸轉(zhuǎn)動，對壓縮機2做功，壓縮機2對空氣進行壓縮，并將壓縮空氣通過蓄熱器7加熱后存儲至儲氣罐組4中，在對壓縮空氣進行存儲時，壓縮空氣將儲氣罐組4內(nèi)的海水保持恒壓力排入大海；

75.釋能階段：

76.2號離合器6使控制電動/發(fā)電機1的主軸的另一端與膨脹機3的輸出軸連接，1號離合器5使控制電動/發(fā)電機1的主軸的一端與壓縮機2的輸入軸斷開；再將儲氣罐組4中的壓縮空氣釋放后，通過蓄熱器7對壓縮空氣加熱后對膨脹機3做功，使膨脹機3的輸出軸帶動電動/發(fā)電機1的主軸轉(zhuǎn)動，此時，電動/發(fā)電機1作為發(fā)電機進行發(fā)電；其中，在釋放壓縮空氣時，海水流入儲氣罐組4保持對壓縮空氣壓力恒定。

77.原理分析：當電網(wǎng)電能富足時，利用風(fēng)力發(fā)電機、太陽能電池板和波浪能回收裝置分別將海上風(fēng)能、太陽能、波浪能轉(zhuǎn)化成的電能驅(qū)動電動/發(fā)電機1和壓縮機2，將空氣壓縮后存儲于儲氣罐組4中。利用海水的靜壓特性保持存儲的壓縮空氣壓力恒定，保證壓縮機2和膨脹機3始終工作在恒定工況附近，使膨脹和壓縮過程均具有較高的效率；海水能夠自由進出儲氣罐組4，在對壓縮空氣進行存儲時，壓縮空氣將儲氣罐4

?

1內(nèi)的海水排走，在釋放壓縮空氣時，海水流入儲氣罐4

?

1保持壓縮空氣壓力穩(wěn)定；儲氣罐4

?

1內(nèi)氣體變化將帶來儲氣罐組4終端進口海水快速流動，在此引入水輪發(fā)電機9，將其所發(fā)的電能轉(zhuǎn)化為熱能存儲于蓄熱器中；將壓縮過程中產(chǎn)生的大量熱能、水輪發(fā)電機9產(chǎn)生的電能、以及海上可再生能源產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為熱能，并通過蓄熱器7進行存儲，在膨脹釋能階段，用蓄熱器7中存儲的熱能加熱壓縮空氣，提高壓縮空氣能量，從而提高系統(tǒng)總效率。

78.雖然在本文中參照了特定的實施方式來描述本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是，這些實施例僅僅是本發(fā)明的原理和應(yīng)用的示例。因此應(yīng)該理解的是，可以對示例性的實施例進行許多修改，并且可以設(shè)計出其他的布置，只要不偏離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。應(yīng)該理解的是，可以通過不同于原始權(quán)利要求所描述的方式來結(jié)合不同的從屬權(quán)利要求和本文中所述的特征。還可以理解的是，結(jié)合單獨實施例所描述的特征可以使用在其他所述實施例中。技術(shù)特征：

1.水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括電動/發(fā)電機(1)、壓縮機(2)、膨脹機(3)、儲氣罐組(4)、1號離合器(5)和2號離合器(6)；電動/發(fā)電機(1)的供電電源為海上可再生能源；儲氣罐組(4)包括n個儲氣罐(4

?

1)，且n個儲氣罐(4

?

1)從左至右依次首尾連通；n為大于或等于2的整數(shù)；儲氣罐組(4)置于海內(nèi)，且儲氣罐組(4)中最右側(cè)的儲氣罐(4

?

1)與海水連通，儲氣罐組(4)中最左側(cè)的儲氣罐(4

?

1)與壓縮機(2)和膨脹機(3)連通；電動/發(fā)電機(1)的主軸的一端通過1號離合器(5)與壓縮機(2)的輸入軸連接，電動/發(fā)電機(1)的主軸的另一端通過2號離合器(6)與膨脹機(3)的輸出軸連接；1號離合器(5)，用于控制電動/發(fā)電機(1)的主軸的一端與壓縮機(2)的輸入軸間的通斷；2號離合器(6)，用于控制電動/發(fā)電機(1)的主軸的另一端與膨脹機(3)的輸出軸間的通斷；電動/發(fā)電機(1)作為電動機時，電動/發(fā)電機(1)驅(qū)動壓縮機(2)的輸入軸轉(zhuǎn)動，從而使得壓縮機(2)將空氣壓縮至儲氣罐組(4)，并通過儲氣罐組(4)對空氣進行存儲；電動/發(fā)電機(1)作為發(fā)電機時，儲氣罐組(4)輸出的氣體對膨脹機(3)做功，使得膨脹機(3)的輸出軸帶動電動/發(fā)電機(1)的主軸轉(zhuǎn)動，電動/發(fā)電機(1)輸出電能輸送至電網(wǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)，其特征在于，還包括蓄熱器(7)；蓄熱器(7)的第一氣體輸入口與壓縮機(2)的氣體輸出口連通，蓄熱器(7)的第一氣體輸出口與膨脹機(3)的氣體輸入口連通，蓄熱器(7)的第一氣體輸入/輸出口與儲氣罐組(4)中最左側(cè)的儲氣罐(4

?

1)連通；蓄熱器(7)與儲氣罐組(4)中最左側(cè)的儲氣罐(4

?

1)間管道上設(shè)有閥門(8)；蓄熱器(7)，用于對氣體進行加熱。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)，其特征在于，還包括水輪發(fā)電機(9)；水輪發(fā)電機(9)設(shè)置在儲氣罐組(4)中最右側(cè)的儲氣罐(4

?

1)的底部，通過進/出儲氣罐組(4)中最右側(cè)的儲氣罐(4

?

1)中的海水對水輪發(fā)電機(9)做功，使得水輪發(fā)電機(9)發(fā)電，該電能用于給蓄熱器(7)供電。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)，其特征在于，海上可再生能源為海上風(fēng)力發(fā)電、海上光伏發(fā)電或波浪能回收發(fā)電。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)，其特征在于，儲氣罐組(4)中從左至右第一至第n

?

1個儲氣罐(4

?

1)的底部均設(shè)有配重。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)，其特征在于，壓縮機(2)壓縮空氣時產(chǎn)生的熱量通過絕熱導(dǎo)熱管或熱納米管單向?qū)峤o蓄熱器(7)。7.采用權(quán)利要求1所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)實現(xiàn)的儲能方法，其特征在于，該儲能方法包括儲能階段和釋能階段，具體為：儲能階段：將海上可再生能源生成的電能轉(zhuǎn)化為空氣內(nèi)能存儲至儲氣罐組(4)，具體為過程為，海

上可再生能源為電動/發(fā)電機(1)供電，2號離合器(6)使控制電動/發(fā)電機(1)的主軸的另一端與膨脹機(3)的輸出軸斷開，1號離合器(5)使控制電動/發(fā)電機(1)的主軸的一端與壓縮機(2)的輸入軸連接，此時，電動/發(fā)電機(1)作為電動機工作，帶動壓縮機(2)的輸入軸轉(zhuǎn)動，對壓縮機(2)做功，壓縮機(2)對空氣進行壓縮，并將壓縮空氣存儲至儲氣罐組(4)中，在對壓縮空氣進行存儲時，壓縮空氣將儲氣罐組(4)內(nèi)的海水保持恒壓力排入大海；釋能階段：2號離合器(6)使控制電動/發(fā)電機(1)的主軸的另一端與膨脹機(3)的輸出軸連接，1號離合器(5)使控制電動/發(fā)電機(1)的主軸的一端與壓縮機(2)的輸入軸斷開；再將儲氣罐組(4)中的壓縮空氣釋放后對膨脹機(3)做功，使膨脹機(3)的輸出軸帶動電動/發(fā)電機(1)的主軸轉(zhuǎn)動，此時，電動/發(fā)電機(1)作為發(fā)電機進行發(fā)電；其中，在釋放壓縮空氣時，海水流入儲氣罐組(4)保持對壓縮空氣壓力恒定。8.采用權(quán)利要求2所述的水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)實現(xiàn)的儲能方法，其特征在于，該儲能方法包括儲能階段和釋能階段，具體為：儲能階段：將海上可再生能源生成的電能轉(zhuǎn)化為空氣內(nèi)能存儲至儲氣罐組(4)，具體為過程為，海上可再生能源為電動/發(fā)電機(1)供電，2號離合器(6)使控制電動/發(fā)電機(1)的主軸的另一端與膨脹機(3)的輸出軸斷開，1號離合器(5)使控制電動/發(fā)電機(1)的主軸的一端與壓縮機(2)的輸入軸連接，此時，電動/發(fā)電機(1)作為電動機工作，帶動壓縮機(2)的輸入軸轉(zhuǎn)動，對壓縮機(2)做功，壓縮機(2)對空氣進行壓縮，并將壓縮空氣通過蓄熱器(7)加熱后存儲至儲氣罐組(4)中，在對壓縮空氣進行存儲時，壓縮空氣將儲氣罐組(4)內(nèi)的海水保持恒壓力排入大海；釋能階段：2號離合器(6)使控制電動/發(fā)電機(1)的主軸的另一端與膨脹機(3)的輸出軸連接，1號離合器(5)使控制電動/發(fā)電機(1)的主軸的一端與壓縮機(2)的輸入軸斷開；再將儲氣罐組(4)中的壓縮空氣釋放后，通過蓄熱器(7)對壓縮空氣加熱后對膨脹機(3)做功，使膨脹機(3)的輸出軸帶動電動/發(fā)電機(1)的主軸轉(zhuǎn)動，此時，電動/發(fā)電機(1)作為發(fā)電機進行發(fā)電；其中，在釋放壓縮空氣時，海水流入儲氣罐組(4)保持對壓縮空氣壓力恒定。

技術(shù)總結(jié)

水下等壓壓縮空氣混合儲能系統(tǒng)及方法，屬于水下儲能技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中可進行穩(wěn)壓供電的水下儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜問題。本發(fā)明儲氣罐組包括N個儲氣罐，且N個儲氣罐從左至右依次首尾連通；儲氣罐組置于海內(nèi)，且儲氣罐組中最右側(cè)的儲氣罐與海水連通，儲氣罐組中最左側(cè)的儲氣罐與壓縮機和膨脹機連通；電動/發(fā)電機作為電動機時，電動/發(fā)電機驅(qū)動壓縮機的輸入軸轉(zhuǎn)動，從而使得壓縮機將空氣壓縮至儲氣罐組，并通過儲氣罐組對空氣進行存儲；電動/發(fā)電機作為發(fā)電機時，儲氣罐組輸出的氣體對膨脹機做功，使得膨脹機的輸出軸帶動電動/發(fā)電機的主軸轉(zhuǎn)動，電動/發(fā)電機輸出電能輸送至電網(wǎng)。本發(fā)明主要用于對海上能源的存儲。本發(fā)明主要用于對海上能源的存儲。本發(fā)明主要用于對海上能源的存儲。

技術(shù)研發(fā)人員：張魯 寇寶泉 黃昌闖 葛慶穩(wěn) 韋堅

受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.08.12

技術(shù)公布日：2021/10/8