本技术提供一种基于波浪能量转化的振荡浮子式压缩空气储能方法,属于压缩空气储能领域。所述振荡浮子式压缩空气储能方法基于振荡浮子式压缩空气储能装置实现,包括振荡浮子压缩气体结构、气体单向阀、输气管线及储气罐,使用时仅振荡浮子置于海面以上,其他部分均置于海面以下。本发明振荡浮子压缩气体结构中的振荡浮子受波浪影响而上下垂荡运动,通过连接杆带动其下端活塞运动,使压缩气体通过气体单向阀并经由输气管线输入储气罐中,其中气体压缩过程的动力来源于振荡浮子受波浪影响而垂荡运动的动能。本发明能够实现低能耗的海水降温效果且无需安装额外的冷却装置,实现波浪能与空气压缩储能技术的有机融合,有效利用海洋波浪能。
背景技术
大型企业工厂的持续运营离不开稳定的能源供应,而电力成本在不同时间段存在显著差异,高峰时段的电价远高于低谷时段。鉴于大型工厂的电力消耗量巨大,即使是微小的价格波动,也会在总体成本上产生显著影响。为了降低电力成本,一些企业采取了低谷时段储能、高峰时段用电的策略。当前,压缩空气储能技术成为了储能领域的热点,它利用电网负荷低谷时段的剩余电力压缩空气,并将其储存在高压密封设施中,以便在用电高峰时段释放,驱动燃气轮机或汽轮机发电。
压缩空气储能技术是在电网负荷低谷期时,使用电能驱动空气压缩机压缩空气,并将其储存于高压容器内;在电网负荷高峰期时,释放压缩空气以推动汽轮机发电,满足电力需求。该技术主要分为压缩、储气、蓄热、回热和膨胀发电五个阶段。在传统模式中,压缩阶段需要消耗大量电能以将气体压缩至高压密封罐中,而储气阶段则需对气体进行冷却,以防过高的温度导致压力下降。
在“双碳”目标的推动下,压缩空气储能技术迎来了快速发展的机遇。针对压缩阶段的能耗和储气阶段的冷却问题,人们开始探索利用海洋波浪能作为一种低能耗且冷却效果好的解决方案。海洋波浪能可以低能耗的压缩空气,同时海洋环境也能自然地提供冷却效果。目前,利用波浪能的装置已经有许多研究和开发成果。
在压缩空气储能方面,现有学者多数关注的点在于整体装置中的“换热器”部件,且依旧需要消耗大量的电能来进行空气的压缩存储。例如一种压缩空气储能换热器温度平衡结构及方法(中国发明专利,公开号CN118502517A)和用于压缩空气储能装置的换热器运行控制方法及系统(中国发明专利,公开号CN118963447A),这两个专利在储气阶段都是利用传统的电能驱动压缩机方式实现气体的储存,随后设计的换热器部分可以检测到压缩空气储能中元器件附近的水温变化,能够根据设定的温度来适时调整水泵的工作参数,以适应多变的工况,从而保障运行的效率和可靠性,但是其无论是在压缩空气存储的阶段还是后续的换热工作阶段都需要消耗较多的电能来实现工作的正常运转,这造成了极大的能耗,有背于国家的绿色发展规划。
与传统的空气压缩储能方法相比,本发明设计利用波浪的自然能量进行气体压缩,无需额外电能,更加环保经济。同时,直接利用海水进行冷却,减少了成本,节省了陆地冷却装置所需的空间。本发明核心机制在于:在波浪的作用下,振荡浮子产生上下摆动,进而驱动连接杆进行垂荡运动压缩空气,并将压缩气体储存于储气罐中。当电力需求出现时,释放这些压缩空气以驱动汽轮机发电。
实现思路