1.本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)換儲(chǔ)能領(lǐng)域，特別是涉及一種壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能相結(jié)合的高效儲(chǔ)能方法。

背景技術(shù)：

2.壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能均為適應(yīng)大規(guī)模儲(chǔ)能的技術(shù)方案。壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)工作原理為利用電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)將空氣壓縮，在需要時(shí)使用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)發(fā)電，氫儲(chǔ)能系統(tǒng)工作原理為利用電能驅(qū)動(dòng)電解槽將水電解為氫氣，在需要使用的時(shí)候利用燃料電池系統(tǒng)將氫氣轉(zhuǎn)換為電能。

3.壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)在發(fā)電時(shí)，大部分工況下膨脹機(jī)排出的氣體仍然高于大氣壓，導(dǎo)致部分壓力能未被利用，而氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)電部分中燃料電池系統(tǒng)在工作的時(shí)候，需要一定壓力的空氣輸入，從大氣中獲得增壓空氣需要消耗電能，造成燃料電池系統(tǒng)效率下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能相結(jié)合的高效儲(chǔ)能方法，解決了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)在發(fā)電時(shí)，部分壓力能未被利用，而氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)電部分中燃料電池系統(tǒng)在工作的時(shí)候，需要一定壓力的空氣輸入，從大氣中獲得增壓空氣需要消耗電能，造成燃料電池系統(tǒng)效率下降的問題。

5.為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能相結(jié)合的高效儲(chǔ)能方法，包括以下方法：

6.s1、空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)建立：架設(shè)壓縮空氣儲(chǔ)罐，并將其罐體的入口與壓縮機(jī)的出口連通，同步將壓縮空氣儲(chǔ)罐的出口與膨脹機(jī)的入口連通。

7.s2、氫氣儲(chǔ)能系統(tǒng)建立：架設(shè)壓縮氫氣儲(chǔ)罐，同步的壓縮氫氣儲(chǔ)罐的入氣口與電解槽的出氣口連通，壓縮氫氣儲(chǔ)罐的出氣口與燃料電池的入氣口連通，將燃料電池的另一入氣口接通壓縮機(jī)。

8.s3、過渡設(shè)施架設(shè)：架設(shè)低壓空氣儲(chǔ)罐，并將低壓空氣儲(chǔ)罐與空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中的膨脹劑出風(fēng)口通過三通閥相連通。

9.s4、空氣儲(chǔ)能與氫氣儲(chǔ)能共建：所述低壓空氣儲(chǔ)罐的出風(fēng)口與氫氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的燃料電池入氣口連通。

10.作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述s4低壓空氣儲(chǔ)罐的出風(fēng)口位置設(shè)置有調(diào)壓閥。

11.作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述壓縮空氣儲(chǔ)罐、壓縮氫氣儲(chǔ)罐、電解槽和燃料電池的接口處均設(shè)置有閥門。

12.作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述低壓空氣儲(chǔ)罐內(nèi)壁設(shè)置有壓力傳感器，所述三通閥位置設(shè)置有流速傳感器。

13.作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述電解槽的入水口位置設(shè)置有凈水過濾結(jié)

構(gòu)。

14.作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述氫氣儲(chǔ)能系統(tǒng)壓縮機(jī)由燃料電池直接供電。

15.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能達(dá)到的有益效果是：

16.該壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能相結(jié)合的高效儲(chǔ)能方法，為了提高氫儲(chǔ)能燃料電池系統(tǒng)工作效率，利用壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)尾排空氣壓力能提高氫儲(chǔ)能發(fā)電效率的方案，在共建儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)電時(shí)，空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的膨脹機(jī)尾排空氣不是被直接排大氣，而是被引入低壓空氣儲(chǔ)罐，在經(jīng)過調(diào)壓閥調(diào)節(jié)到合適壓力后進(jìn)入燃料電池系統(tǒng)，用于燃料電池系統(tǒng)空氣供應(yīng)，可以提高利用壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)不能利用的部分空氣壓力能提高氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)電效率，從而提高整個(gè)共建儲(chǔ)能系統(tǒng)的綜合效率。

附圖說明

17.圖1為本發(fā)明空氣儲(chǔ)能與氫氣儲(chǔ)能共建的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；

18.圖2為本發(fā)明空氣儲(chǔ)能原理示意圖；

19.圖3為本發(fā)明氫氣儲(chǔ)能原理示意圖。

具體實(shí)施方式

20.為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段；創(chuàng)作特征；達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但下述實(shí)施例僅僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非全部?；趯?shí)施方式中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下述實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法，下述實(shí)施例中所用的材料；試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

21.實(shí)施例

22.如圖1-3所示，本發(fā)明提供，一種壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能相結(jié)合的高效儲(chǔ)能方法，包括以下方法：

23.s1、空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)建立：架設(shè)壓縮空氣儲(chǔ)罐，并將其罐體的入口與壓縮機(jī)的出口連通，同步將壓縮空氣儲(chǔ)罐的出口與膨脹機(jī)的入口連通。

24.s2、氫氣儲(chǔ)能系統(tǒng)建立：架設(shè)壓縮氫氣儲(chǔ)罐，同步的壓縮氫氣儲(chǔ)罐的入氣口與電解槽的出氣口連通，壓縮氫氣儲(chǔ)罐的出氣口與燃料電池的入氣口連通，將燃料電池的另一入氣口接通壓縮機(jī)。

25.s3、過渡設(shè)施架設(shè)：架設(shè)低壓空氣儲(chǔ)罐，并將低壓空氣儲(chǔ)罐與空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中的膨脹劑出風(fēng)口通過三通閥相連通。

26.s4、空氣儲(chǔ)能與氫氣儲(chǔ)能共建：所述低壓空氣儲(chǔ)罐的出風(fēng)口與氫氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的燃料電池入氣口連通。

27.一般燃料電池系統(tǒng)的核心發(fā)電部分-燃料電池電堆的發(fā)電效率為50％-60％，而壓縮機(jī)將消耗其中約20％的電量，造成系統(tǒng)凈輸出降低到40-50％。采用該方案在合適的工況下，將能消除壓縮空氣的能耗，將燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電效率提高10％左右，使其空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的富余量得到合理的二次利用，進(jìn)而與氫氣儲(chǔ)能系統(tǒng)配合下實(shí)現(xiàn)整體的合理布局與能源高效產(chǎn)生。

28.所述s4低壓空氣儲(chǔ)罐的出風(fēng)口位置設(shè)置有調(diào)壓閥。通過設(shè)置調(diào)壓閥，調(diào)壓閥能夠在使用時(shí)能夠控制低壓空氣儲(chǔ)罐的整體壓力，使其保持壓力處于合適的程度時(shí)方可進(jìn)行連通到燃料電池，使其能夠有效控制其壓力差，保障整體運(yùn)作的穩(wěn)定。

29.所述壓縮空氣儲(chǔ)罐、壓縮氫氣儲(chǔ)罐、電解槽和燃料電池的接口處均設(shè)置有閥門。通過設(shè)置閥門，閥門能夠保持壓縮空氣儲(chǔ)罐、壓縮氫氣儲(chǔ)罐、電解槽和燃料電池的接口在需要時(shí)處于接通狀態(tài)，能夠在使用完畢實(shí)現(xiàn)閉合，防止內(nèi)部壓力變化。

30.所述低壓空氣儲(chǔ)罐內(nèi)壁設(shè)置有壓力傳感器，所述三通閥位置設(shè)置有流速傳感器。通過設(shè)置壓力傳感器，使其低壓空氣儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測，使其能夠通過壓力的變化直接調(diào)節(jié)氣體供應(yīng)的狀態(tài)，通過設(shè)置流速傳感器，流速傳感器能夠輔助低壓空氣儲(chǔ)罐的使用，當(dāng)壓縮空氣儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力逐步降低時(shí)，其流速相應(yīng)變化，通過流速的實(shí)時(shí)監(jiān)測，使其能夠在壓力下降時(shí)通過三通閥控制直接與外界空氣排出。

31.所述電解槽的入水口位置設(shè)置有凈水過濾結(jié)構(gòu)。通過設(shè)置電解槽，電解槽通過電解水進(jìn)行氫氣制造并存儲(chǔ)，同步的通過凈水過濾的結(jié)構(gòu)能夠起到很好的安全保障效果。

32.所述氫氣儲(chǔ)能系統(tǒng)壓縮機(jī)由燃料電池直接供電。通過采用燃料電池直接對氫氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的壓縮機(jī)進(jìn)行直接的能源供應(yīng)，使其無需外界電力介入。

33.工作原理：

34.將壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的膨脹機(jī)尾排氣體通過三通閥入低壓儲(chǔ)氣罐，該三通閥可調(diào)節(jié)決定尾排氣體進(jìn)入儲(chǔ)氣罐或直接排大氣，當(dāng)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)罐壓力較高時(shí)，排氣壓力也較高，此時(shí)將排氣輸入低壓儲(chǔ)氣罐，當(dāng)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)罐壓力較低時(shí)，為了不影響膨脹機(jī)的發(fā)電效率，此時(shí)將排氣直接通大氣，低壓儲(chǔ)氣罐的空氣經(jīng)調(diào)壓后并入燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的空氣進(jìn)氣部分，對于氫儲(chǔ)能系統(tǒng)，當(dāng)?shù)蛪嚎諝鈨?chǔ)罐有足夠的壓力驅(qū)動(dòng)燃料電池時(shí)，不啟動(dòng)壓縮機(jī)；當(dāng)?shù)蛪嚎諝鈨?chǔ)罐的壓力不足以驅(qū)動(dòng)燃料電池時(shí)，啟動(dòng)壓縮機(jī)即可。

35.在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

36.以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選例，并不用來限制本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。技術(shù)特征：

1.一種壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能相結(jié)合的高效儲(chǔ)能方法，其特征在于，包括以下方法：s1、空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)建立：架設(shè)壓縮空氣儲(chǔ)罐，并將其罐體的入口與壓縮機(jī)的出口連通，同步將壓縮空氣儲(chǔ)罐的出口與膨脹機(jī)的入口連通；s2、氫氣儲(chǔ)能系統(tǒng)建立：架設(shè)壓縮氫氣儲(chǔ)罐，同步的壓縮氫氣儲(chǔ)罐的入氣口與電解槽的出氣口連通，壓縮氫氣儲(chǔ)罐的出氣口與燃料電池的入氣口連通，將燃料電池的另一入氣口接通壓縮機(jī)；s3、過渡設(shè)施架設(shè)：架設(shè)低壓空氣儲(chǔ)罐，并將低壓空氣儲(chǔ)罐與空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中的膨脹劑出風(fēng)口通過三通閥相連通；s4、空氣儲(chǔ)能與氫氣儲(chǔ)能共建：所述低壓空氣儲(chǔ)罐的出風(fēng)口與氫氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的燃料電池入氣口連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能相結(jié)合的高效儲(chǔ)能方法，其特征在于：所述s4低壓空氣儲(chǔ)罐的出風(fēng)口位置設(shè)置有調(diào)壓閥。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能相結(jié)合的高效儲(chǔ)能方法，其特征在于：所述壓縮空氣儲(chǔ)罐、壓縮氫氣儲(chǔ)罐、電解槽和燃料電池的接口處均設(shè)置有閥門。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能相結(jié)合的高效儲(chǔ)能方法，其特征在于：所述低壓空氣儲(chǔ)罐內(nèi)壁設(shè)置有壓力傳感器，所述三通閥位置設(shè)置有流速傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能相結(jié)合的高效儲(chǔ)能方法，其特征在于：所述電解槽的入水口位置設(shè)置有凈水過濾結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能相結(jié)合的高效儲(chǔ)能方法，其特征在于：所述氫氣儲(chǔ)能系統(tǒng)壓縮機(jī)由燃料電池直接供電。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能相結(jié)合的高效儲(chǔ)能方法，屬于轉(zhuǎn)換儲(chǔ)能領(lǐng)域，包括以下方法：空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)建立：架設(shè)壓縮空氣儲(chǔ)罐，并將其罐體的入口與壓縮機(jī)的出口連通，同步將壓縮空氣儲(chǔ)罐的出口與膨脹機(jī)的入口連通。該壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能相結(jié)合的高效儲(chǔ)能方法，為了提高氫儲(chǔ)能燃料電池系統(tǒng)工作效率，在共建儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)電時(shí)，空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的膨脹機(jī)尾排空氣不是被直接排大氣，而是被引入低壓空氣儲(chǔ)罐，在經(jīng)過調(diào)壓閥調(diào)節(jié)到合適壓力后進(jìn)入燃料電池系統(tǒng)，用于燃料電池系統(tǒng)空氣供應(yīng)，可以提高利用壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)不能利用的部分空氣壓力能提高氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)電效率，從而提高整個(gè)共建儲(chǔ)能系統(tǒng)的綜合效率。整個(gè)共建儲(chǔ)能系統(tǒng)的綜合效率。整個(gè)共建儲(chǔ)能系統(tǒng)的綜合效率。

技術(shù)研發(fā)人員：王亞波

受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海鯤華新能源科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.11.19

技術(shù)公布日：2022/3/25