一种采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释系统及方法与流程

专利2025-12-21  6


本发明涉及新型能源存储,公开了一种采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释系统及方法。


背景技术:

1、近年来,火电、水电、核电、风电与光伏发电等多种形式的电力供给系统同步并网应用,我国电力供给能力显著增强,但电网系统面临着电力稳定性减小的重大挑战(尤其是风电与光伏发电对自然条件依赖性较高),如何增加对电网的灵活高效调节能力是当前亟需解决的突出问题。

2、抽水蓄能等储能系统在电网负荷调节中发挥了重要作用。抽水蓄能电站的电力调节能力和上、下库水头高差相关。我国东、西部地形、地质条件迥异,西部山区地形地势变化大,具备建设高水头抽水蓄能电站的先天条件,但西部地区用电需求小,对抽水蓄能电站的建设需求不大。而我国东部地区是用电集中区域,也是最需要通过抽水蓄能电站调节电网负荷的区域,然而东部地区多为丘陵地形,地势平缓、高差小,较难选择具备建设高水头抽水蓄能电站的地势条件。如何协调我国抽水蓄能电站区域建设需求与地势条件不协调的现实矛盾,是当前阶段抽水蓄能电站行业亟需解答的关键问题。

3、高密度剪切稀化流体是常见的非牛顿流体之一(如涂料、蜂蜜、洗发水、牙膏等),该流体具有以下显著特性:(1)密度大于水体;(2)粘度与剪切速率呈反比。上述高密度剪切稀化流体的两种特性使得其具备代替抽水蓄能电站中水体的先天优势。由于高密度剪切细化流体不仅仅是简单代替抽水蓄能中的水体,在相关理论、技术、装备与调控策略上都有较大区别,因此,本发明为一种采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释系统及方法,发明可为新型储能技术提供全新的解决方案。


技术实现思路

1、发明目的,提供一种采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释系统及方法,解决现有技术存在的上述问题。

2、技术方案,一种采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释系统,包括:

3、上库剪切稀化流体处理装置,用于制备上库的高密度剪切稀化流体,并调节其特性;

4、上库储液装置,与上库剪切稀化流体处理装置连接,用于储存上库剪切稀化流体处理装置中具有重力势能的高密度剪切稀化流体;

5、流体输送装置,与上库储液装置连接,用于将上库储液装置中的高密度剪切稀化流体输送出去;

6、能量储存释放循环装置,与流体输送装置连接,接收流体输送装置输送的高密度剪切稀化流体,将高密度剪切稀化流体的重力势能与电能进行相互转换;

7、下库储液装置,与能量储存释放循环装置连接,接收并储存能量储存释放循环装置中的高密度剪切稀化流体;

8、下库剪切稀化流体处理装置,与下库储液装置连接,用于制备下库的高密度剪切稀化流体,并调节其特性;将下库剪切稀化流体处理装置中的高密度剪切稀化流体储存到下库储液装置中;

9、所述下库储液装置中的高密度剪切稀化流体通过能量储存释放循环装置抽回到上库储液装置中。

10、一种采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释方法,包括以下步骤:

11、步骤1、在上库剪切稀化流体处理装置和下库剪切稀化流体处理装置中制备高密度剪切稀化流体,并调节高密度剪切稀化流体的特性;

12、步骤2、分别将上库剪切稀化流体处理装置和下库剪切稀化流体处理装置中的高密度剪切稀化流体存储到上库储液装置和下库储液装置中;

13、步骤3、将上库储液装置中的高密度剪切稀化流体送入流体输送装置,对高密度剪切稀化流体进行分配;

14、步骤4、能量储存释放循环装置接收流体输送装置中分配后的高密度剪切稀化流体和下库储液装置中的高密度剪切稀化流体,将高密度剪切稀化流体的重力势能与电能进行相互转换。

15、有益效果,1. 本发明基于剪切稀化流体的流变特性,通过调整流体速度改变其粘性(水体的粘性不随流速改变),进而改变流体在输送系统中的能量损失以及流体势能-电能的转换效率,更大程度地发挥其对电网“削峰填谷”的灵活调控能力。进一步地,提出了适应不同电网需求的能量储释系统调控策略,为电力系统供需平衡和安全稳定运行提供有效保障。

16、2. 本发明通过深入分析高密度剪切稀化流体的高密度特性并应用于系统设计中,其高密度特性减小了上下库高差与上下库库容,可显著降低工程量、缩短工程建设进度、减小工程建设投资,提升工程综合效益,减小工程建设对环境的影响范围和时间。

17、3. 本发明所用的高密度剪切稀化流体,减小了传统抽水蓄能电站对水资源的强依赖程度,可因地制宜选择、制备适宜的高密度剪切稀化流体,实现能量的高效储存与释放,破解了抽水蓄能电站建设需求与地形地势条件不匹配的突出矛盾,可极大提升重力储释系统的选址灵活性。



技术特征:

1.一种采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释系统,其特征在于,所述上库剪切稀化流体处理装置(01)包括:

3.根据权利要求1所述的采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释系统,其特征在于,所述上库储液装置(02)包括:

4.根据权利要求1所述的采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释系统,其特征在于,所述流体输送装置(03)包括:

5.根据权利要求1所述的采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释系统,其特征在于,所述能量储存释放循环装置(04)包括:

6.根据权利要求1所述的采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释系统,其特征在于,所述下库储液装置(05)包括:

7.根据权利要求1所述的采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释系统,其特征在于,所述下库剪切稀化流体处理装置(06)包括:

8.一种采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释方法,其特征在于,包括以下步骤:

9.根据权利要求8所述的采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释方法,其特征在于,步骤1进一步为:

10.根据权利要求8所述的采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释方法,其特征在于,步骤4进一步为:


技术总结
本发明公开了一种采用高密度剪切稀化流体的高效能量储释系统及方法,该系统包括上库剪切稀化流体处理装置、上库储液装置、流体输送装置、能量储存释放循环装置、下库储液装置和下库剪切稀化流体处理装置。其中上库储液装置与上库剪切稀化流体处理装置连接;流体输送装置与上库储液装置连接;能量储存释放循环装置与流体输送装置连接,接收流体输送装置输送的高密度剪切稀化流体,将高密度剪切稀化流体的重力势能与电能进行相互转换;下库储液装置与能量储存释放循环装置连接;下库剪切稀化流体处理装置与下库储液装置连接。本发明实现能量的高效储存与释放,有效提升了电力系统灵活调控能力,提高了能量转换效率和循环使用的可行性。

技术研发人员:高昂,李君,许听雨,吴修锋,吴时强,陈祥,王小东,杨松林,薛万云,王芳芳
受保护的技术使用者:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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