1.本發(fā)明涉及轉換儲能領域，特別是涉及一種壓縮空氣儲能和氫儲能相結合的高效儲能方法。

背景技術：

2.壓縮空氣儲能和氫儲能均為適應大規(guī)模儲能的技術方案。壓縮空氣儲能系統(tǒng)工作原理為利用電能驅動壓縮機將空氣壓縮，在需要時使用壓縮空氣驅動膨脹機發(fā)電，氫儲能系統(tǒng)工作原理為利用電能驅動電解槽將水電解為氫氣，在需要使用的時候利用燃料電池系統(tǒng)將氫氣轉換為電能。

3.壓縮空氣儲能系統(tǒng)在發(fā)電時，大部分工況下膨脹機排出的氣體仍然高于大氣壓，導致部分壓力能未被利用，而氫儲能系統(tǒng)的發(fā)電部分中燃料電池系統(tǒng)在工作的時候，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。

技術實現要素：

4.為了克服現有技術的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種壓縮空氣儲能和氫儲能相結合的高效儲能方法，解決了壓縮空氣儲能系統(tǒng)在發(fā)電時，部分壓力能未被利用，而氫儲能系統(tǒng)的發(fā)電部分中燃料電池系統(tǒng)在工作的時候，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.為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：一種壓縮空氣儲能和氫儲能相結合的高效儲能方法，包括以下方法：

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

7.s2、氫氣儲能系統(tǒng)建立：架設壓縮氫氣儲罐，同步的壓縮氫氣儲罐的入氣口與電解槽的出氣口連通，壓縮氫氣儲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。

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

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

10.作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述s4低壓空氣儲罐的出風口位置設置有調壓閥。

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

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

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

構。

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

15.與現有技術相比，本發(fā)明能達到的有益效果是：

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

附圖說明

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

18.圖2為本發(fā)明空氣儲能原理示意圖；

19.圖3為本發(fā)明氫氣儲能原理示意圖。

具體實施方式

20.為了使本發(fā)明實現的技術手段；創(chuàng)作特征；達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明，但下述實施例僅僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非全部?；趯嵤┓绞街械膶嵤├绢I域技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得其它實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法，下述實施例中所用的材料；試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

21.實施例

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

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

24.s2、氫氣儲能系統(tǒng)建立：架設壓縮氫氣儲罐，同步的壓縮氫氣儲罐的入氣口與電解槽的出氣口連通，壓縮氫氣儲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。

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

26.s4、空氣儲能與氫氣儲能共建：所述低壓空氣儲罐的出風口與氫氣儲能系統(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，使其空氣儲能系統(tǒng)的富余量得到合理的二次利用，進而與氫氣儲能系統(tǒng)配合下實現整體的合理布局與能源高效產生。

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

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

30.所述低壓空氣儲罐內壁設置有壓力傳感器，所述三通閥位置設置有流速傳感器。通過設置壓力傳感器，使其低壓空氣儲罐內部的壓力能夠實時監(jiān)測，使其能夠通過壓力的變化直接調節(jié)氣體供應的狀態(tài)，通過設置流速傳感器，流速傳感器能夠輔助低壓空氣儲罐的使用，當壓縮空氣儲罐內部的壓力逐步降低時，其流速相應變化，通過流速的實時監(jiān)測，使其能夠在壓力下降時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置有凈水過濾結構。通過設置電解槽，電解槽通過電解水進行氫氣制造并存儲，同步的通過凈水過濾的結構能夠起到很好的安全保障效果。

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

33.工作原理：

34.將壓縮空氣儲能系統(tǒng)的膨脹機尾排氣體通過三通閥入低壓儲氣罐，該三通閥可調節(jié)決定尾排氣體進入儲氣罐或直接排大氣，當空氣儲能系統(tǒng)的壓縮空氣儲罐壓力較高時，排氣壓力也較高，此時將排氣輸入低壓儲氣罐，當空氣儲能系統(tǒng)的壓縮空氣儲罐壓力較低時，為了不影響膨脹機的發(fā)電效率，此時將排氣直接通大氣，低壓儲氣罐的空氣經調壓后并入燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的空氣進氣部分，對于氫儲能系統(tǒng)，當低壓空氣儲罐有足夠的壓力驅動燃料電池時，不啟動壓縮機；當低壓空氣儲罐的壓力不足以驅動燃料電池時，啟動壓縮機即可。

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，本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實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)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。技術特征：

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

技術總結

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

技術研發(fā)人員：王亞波

受保護的技術使用者：上海鯤華新能源科技有限公司

技術研發(fā)日：2021.11.19

技術公布日：2022/3/25