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原文传递高速公路充电桩高密度压缩空气储能供电系统及其方法

专利名称：	高速公路充电桩高密度压缩空气储能供电系统及其方法
摘要：	本发明涉及压缩空气储能技术领域，公开了一种高速公路充电桩高密度压缩空气储能供电系统及其方法，该系统包括外部供电设备、开关、低压空气压缩机、截止阀、先进等温空气压缩机、储气罐、先进等温空气膨胀机、低压空气膨胀机、充电桩、第一液压泵、第二液压泵等；外部供电设备包括风力发电设备、光伏发电设备和高速公路电网；截止阀包括第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀。本发明提出的系统不仅可以有效地将风力发电和光伏发电接入储能系统，为高速公路充电桩提供电力，还可以在电网用电量较少时将电能储存，以便在用电高峰时为充电桩提供辅助电力，实现削峰填谷，增强电网的稳定性。
专利类型：	发明专利
申请人：	北京航空航天大学;湖南未来能动科技有限公司
发明人：	许未晴;郑俊;李吉冬;蔡茂林;杨益
专利状态：	有效
申请日期：	2023-06-28T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202310775328.X
公开号：	CN117022006A
代理机构：	北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	符继超;姜海荣
分类号：	B60L53/50;B60L53/51;B60L53/52;H02J15/00;F04B41/02;F04B39/06;F04B17/03;F01K27/00;F01K3/00;B;H;F;B60;H02;F04;F01;B60L;H02J;F04B;F01K;B60L53;H02J15;F04B41;F04B39;F04B17;F01K27;F01K3;B60L53/50;B60L53/51;B60L53/52;H02J15/00;F04B41/02;F04B39/06;F04B17/03;F01K27/00;F01K3/00
申请人地址：	100191 北京市海淀区学院路37号;
主权项：	1.一种高速公路充电桩高密度压缩空气储能供电系统，其特征在于，包括外部供电设备、开关、电动机、低压空气压缩机、截止阀、先进等温空气压缩机、储气罐、先进等温空气膨胀机、低压空气膨胀机、发电机、充电桩、第一液压泵、第二液压泵；所述外部供电设备安装于高速公路附近，包括风力发电设备、光伏发电设备和高速公路电网；所述开关的一端连接所述外部供电设备，另一端连接所述电动机的输入端；所述开关能够根据所述高速公路电网的用电量需求进行左右两位的切换；所述截止阀包括第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀以及第四截止阀，所述低压空气压缩机、所述第一截止阀、所述先进等温空气压缩机、所述第二截止阀、所述储气罐、所述第三截止阀、所述先进等温空气膨胀机、所述第四截止阀、所述低压空气膨胀机的进出气口依次相连，形成气体流动通路；所述先进等温空气压缩机与所述先进等温空气膨胀机的结构相同，均各自对应包括第一汇流板、第二汇流板、第三汇流板、空气作用腔、换热腔、囊式蓄能机构、第三液压泵、第四液压泵；所述第一汇流板的左侧壁设置有进气口，右侧壁设置有出气口；位于上方的所述第一汇流板与位于下方的所述第二汇流板之间通过所述空气作用腔相连接并形成互通；所述空气作用腔由多根管束并联组成，所述换热腔由所述管束与所述管束之间的缝隙形成，且缝隙里面充满换热介质；所述换热腔的左侧壁设有进液口，右侧壁设有出液口；位于外部的蓄冷装置通过所述第三液压泵与所述进液口连接，位于外部的蓄热装置通过所述第四液压泵与所述出液口连接；所述第二汇流板与位于其下方的所述第三汇流板通过多个结构相同的所述囊式蓄能机构相连，所述囊式蓄能机构包括囊式蓄能器、弹性气囊、液压油、传动介质，所述囊式蓄能器的上下端分别连接所述第二汇流板和所述第三汇流板，所述囊式蓄能器的内部设有所述弹性气囊，所述弹性气囊的上部为所述传动介质，下部为所述液压油，所述弹性气囊用以将所述传动介质与所述液压油分隔开；所述第一液压泵的一端与所述先进等温空气压缩机的所述第三汇流板的下部相连接并形成互通，所述第一液压泵的另一端与所述电动机的输出端相连；所述第二液压泵的一端与所述先进等温空气膨胀机的所述第三汇流板的下部相连接并形成互通，所述第二液压泵的另一端与所述发电机、所述充电桩依次相连。 2.根据权利要求1所述的高速公路充电桩高密度压缩空气储能供电系统，其特征在于，所述弹性气囊由橡胶材料构成。 3.根据权利要求1所述的高速公路充电桩高密度压缩空气储能供电系统，其特征在于，所述第三液压泵与所述第四液压泵同步转动。 4.根据权利要求1所述的高速公路充电桩高密度压缩空气储能供电系统，其特征在于，形成所述空气作用腔的整个管束组处在封闭的空间中，封闭空间中多根所述管束的排列方式为叉排或者顺排。 5.根据权利要求1所述的高速公路充电桩高密度压缩空气储能供电系统，其特征在于，所述充电桩安装在高速公路的服务区。 6.根据权利要求1所述的高速公路充电桩高密度压缩空气储能供电系统，其特征在于，所述传动介质为具备高密度、良好润滑性、不溶解空气的液体；所述换热介质为具备良好热传导性能、良好流动性的液体。 7.利用权利要求1-6任意一项所述的一种高速公路充电桩高密度压缩空气储能供电系统进行充放电的方法，其特征在于，包括供电切换过程、充电储能过程、放电释能过程、循环换热过程；供电切换过程：当高速公路电网的用电量需求较少时，开关会切换至左位，系统将由电网供电；当高速公路电网的用电量需求较大时，开关会切换至右位，系统将由风力发电设备和光伏发电设备供电；充电储能过程：关闭第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀，空气先进入低压空气压缩机中进行低压阶段的压缩；打开第一截止阀，低压空气压缩机中的压缩空气全部进入先进等温空气压缩机中；关闭第一截止阀，电动机在外部供电设备的作用下开始带动第一液压泵运转，第一液压泵带动液压油向上挤压弹性气囊，传动介质在空气作用腔中压缩空气；待压缩到指定的压力时打开第二截止阀，将高压的空气充入储气罐；随着先进等温空气压缩机中的空气释放进入储气罐，囊式蓄能器中的弹性气囊复位，推动传动介质复位，等待下一次压缩过程的开始；重复以上过程，直至储气罐中充满高压空气，关闭第二截止阀，此时充电储能过程结束；放电释能过程：打开第三截止阀，高压气体从储气罐中释放进入先进等温空气膨胀机中进行膨胀；第二液压泵带动发电机运转，发电机将所发电力输送给充电桩；当膨胀到指定的压力时，关闭第三截止阀，打开第四截止阀，气体从先进等温空气膨胀机中释放进入低压空气膨胀机中膨胀到常压，最终释放进入大气，关闭第四截止阀；随着先进等温空气膨胀机中的气体释放，弹性气囊复位，推动传动介质复位，等待下一次膨胀过程的开始；重复以上过程，直至储气罐中的高压气体释放完毕，此时放电释能过程结束；循环换热过程：充电储能过程和放电释能过程开始后，启动第三液压泵、第四液压泵；换热介质在换热腔中循环流动，压缩过程产生的热量可用于加热膨胀过程，膨胀过程产生的冷量可用于冷却压缩过程。