一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統及方法，該系統包括蓄水池等，蓄水池的出口與水泵的進口相連，水泵的出口與儲能罐的進口相連，儲能罐的出口與水輪機的進口相連，水輪機的主軸與發電機相連，水輪機的出口與蓄水池的進口相連。該方法包括：當用戶處于用電低谷時，水泵經電動機驅動，將蓄水池中的水抽至儲能罐中，在儲能罐中，加壓后的水將活塞頂起存儲勢能，同時在彈簧和配重的作用下，存儲的勢能增加，當存儲能量達到預設值后，完成儲能過程。當用戶處于用電高峰時，存儲在儲能罐中的水在彈簧、配重和活塞的勢能作用下排入水輪機中做功，水輪機的主軸驅動發電機發電，做功后的水由水輪機排入蓄水池，完成釋能過程。過程。過程。

【技術實現步驟摘要】
一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統及方法


[0001]本專利技術屬于抽水蓄能
，具體涉及一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統及方法。

技術介紹

[0002]隨著環境污染程度的加重及能源緊缺問題的日益突出，可再生能源的開發利用受到了廣泛的關注。然而可再生能源發電的特性對電網系統的電壓穩定性、可靠性和電能質量將產生很大的影響。針對這一問題，儲能技術因其具有雙向功率能力和靈活調節特性等優勢，被認為是有效解決該問題的重要途徑。
[0003]目前已有的儲能技術包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、電化學儲能和電磁儲能等，但由于技術水平等因素的限制，目前能實現大規模應用的只有抽水蓄能和壓縮空氣儲能。相比于壓縮空氣儲能，抽水蓄能具有更高的效率和更大的容量，但傳統的抽水蓄能技術對地形條件有嚴格的要求，即必須有足夠大的落差才能具有可行性，導致其應用推廣也受到了限制。
[0004]因此，亟需開發一種新型的抽水蓄能系統，以解決抽水蓄能技術受地形條件限制的問題，增強其實用性。

技術實現思路

[0005]本專利技術的目的在于提供一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統及方法，以解決上述存在的一個或多個技術問題。本專利技術的抽水蓄能系統，不受地形條件限制，實用性強，易于推廣。
[0006]為達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
[0007]一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統，包括蓄水池、水泵、儲能罐、水輪機和發電機；
[0008]蓄水池的出口與水泵的進口相連，水泵的出口與儲能罐的進口相連，儲能罐的出口與水輪機的進口相連，水輪機的主軸與發電機相連，水輪機的出口與蓄水池的進口相連。
[0009]本專利技術進一步的改進在于，儲能罐包括彈簧、罐體、配重和活塞，彈簧一端與罐體的頂部相連，罐體的頂部開孔與大氣相連通，彈簧的另一端與配重相連，配重置于活塞之上，活塞置于罐體內底層。
[0010]本專利技術進一步的改進在于，活塞周向上設置有密封圈，密封圈與罐體過盈配合連接。
[0011]本專利技術進一步的改進在于，活塞和配重整體采用鋼筋混凝土制作而成，且活塞與水面接觸的底部采用耐高壓耐水腐蝕的混凝土，活塞與密封圈之間通過橡膠墊圈固定連接。
[0012]本專利技術進一步的改進在于，水泵的出口與第一控制閥的進口相連，第一控制閥的出口與儲能罐的進口相連。
[0013]本專利技術進一步的改進在于，儲能罐的出口與第二控制閥的進口相連，第二控制閥的出口與水輪機的進口相連。
[0014]一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能方法，該方法基于所述的一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統，包括：
[0015]初始狀態下，所有控制閥為關閉狀態；
[0016]當用戶處于用電低谷時，打開第一控制閥，水泵經電動機驅動，將蓄水池中的水抽至儲能罐中，在儲能罐中，加壓后的水將活塞頂起存儲勢能，同時在彈簧和配重的作用下，存儲的勢能增加，當存儲能量達到預設值后，關閉水泵與第一控制閥，完成儲能過程。
[0017]本專利技術進一步的改進在于，當用戶處于用電高峰時，打開第二控制閥，存儲在儲能罐中的水在彈簧、配重和活塞的勢能作用下排入水輪機中做功，水輪機的主軸與發電機相連，以驅動其發電，由此實現了勢能向電能的轉化，做功后的水由水輪機排入蓄水池，實現了水的循環利用，完成釋能過程。
[0018]與現有技術相比，本專利技術至少具有以下有益的技術效果：
[0019]本專利技術的利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統，不受地形條件限制，實用性強，易于推廣。具體的，本專利技術通過采用帶有彈簧的儲能罐，儲能時使用泵將水抽至儲能罐中進行存儲，釋能時利用彈簧的彈性勢能增加系統的釋能功率，實現了抽水蓄能功能，并解決了抽水蓄能受地形限制的問題，且實用性強，易于推廣；
[0020]本專利技術中，通過在儲能罐中添加配重，并根據不同的發電與儲能需求選配不同重量的配重，并且彈簧的彈性系數和數量也可根據需求進行選取，使系統的功率可調，增強了系統的靈活性；
[0021]本專利技術中，系統可布置在居民區中，蓄水池中的水可由經處理后的雨水和生活污水等提供，增強了水資源的循環再利用。
附圖說明
[0022]圖1為本專利技術實施例的一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統的示意圖；
[0023]圖2為本專利技術實施例的儲能罐的結構示意圖。
[0024]附圖標記說明：
[0025]1、蓄水池；2、水泵；3、儲能罐；4、水輪機；5、發電機；6、第一控制閥；7、第二控制閥；
[0026]31、彈簧；32、罐體；33、配重；34、活塞；35、密封圈。
具體實施方式
[0027]為使本專利技術實施例的目的、技術效果及技術方案更加清楚，下面結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述；顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例?；诒緦＠夹g公開的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的其它實施例，都應屬于本專利技術保護的范圍。
[0028]需要說明的是，本專利技術的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本專利技術的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆
蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
[0029]下面結合附圖對本專利技術做進一步詳細描述：
[0030]請參閱圖1所述，本專利技術實施例公開的一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統，包括：蓄水池1、水泵2、儲能罐3、水輪機4、發電機5、第一控制閥6和第二控制閥7。
[0031]具體的，本專利技術實施例的利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統包括：儲能子系統和釋能子系統。
[0032]儲能子系統由蓄水池1、水泵2、儲能罐3和第一控制閥6組成。蓄水池1的出口與水泵2的進口相連，水泵2的出口與第一控制閥6的進口相連，第一控制閥6的出口與儲能罐3的進口相連。
[0033]釋能子系統由蓄水池1、儲能罐3、水輪機4、發電機5和第二控制閥7組成。儲能罐3的出口與第二控制閥7的進口相連，第二控制閥7的出口與水輪機4的進口相連，水輪機4的主軸與發電機5相連，水輪機4的出口與蓄水池1的進口相連。
[0034]請參閱圖2所述，本專利技術實施例公開的儲能罐，包括：彈簧31、罐體32、配重33、活塞34和密封圈35。
[0035]具體的，彈簧31一端與罐體32的頂部相連，罐體32的頂部開孔與大氣相連通，彈簧31的另一端與配重33相連，配重33置于活塞34之上，活塞34則置于罐體32內底層，并在其周向上設置有密封圈35，密封圈35與罐體32過盈配合連接。
[0036]本專利技術的利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統，不本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統，其特征在于，包括蓄水池、水泵、儲能罐、水輪機和發電機；蓄水池的出口與水泵的進口相連，水泵的出口與儲能罐的進口相連，儲能罐的出口與水輪機的進口相連，水輪機的主軸與發電機相連，水輪機的出口與蓄水池的進口相連。2.根據權利要求1所述的一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統，其特征在于，儲能罐包括彈簧、罐體、配重和活塞，彈簧一端與罐體的頂部相連，罐體的頂部開孔與大氣相連通，彈簧的另一端與配重相連，配重置于活塞之上，活塞置于罐體內底層。3.根據權利要求2所述的一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統，其特征在于，活塞周向上設置有密封圈，密封圈與罐體過盈配合連接。4.根據權利要求2所述的一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統，其特征在于，活塞和配重整體采用鋼筋混凝土制作而成，且活塞與水面接觸的底部采用耐高壓耐水腐蝕的混凝土，活塞與密封圈之間通過橡膠墊圈固定連接。5.根據權利要求2所述的一種利用彈簧彈性勢能的抽水蓄能系統，其特征在于，水泵的出口與第一控制閥的進口相...

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝永慧，黃丞明，張荻，孫磊，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：