本發(fā)明涉及儲(chǔ)能和能量利用，具體為一種飛輪儲(chǔ)能和二氧化碳復(fù)合的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源結(jié)構(gòu)向低碳化轉(zhuǎn)型，可再生能源(如風(fēng)電、光伏)的滲透率不斷提升，但因其固有的間歇性和波動(dòng)性，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)(如鋰離子電池、抽水蓄能)存在成本高、壽命短、地理限制強(qiáng)等瓶頸，亟需開發(fā)高效、環(huán)保且適應(yīng)性強(qiáng)的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)。飛輪儲(chǔ)能與二氧化碳復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，其通過(guò)融合飛輪儲(chǔ)能的毫秒級(jí)響應(yīng)速度與二氧化碳儲(chǔ)能的長(zhǎng)時(shí)大容量特性，形成互補(bǔ)協(xié)同的創(chuàng)新架構(gòu)。該系統(tǒng)以飛輪儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)瞬時(shí)功率調(diào)節(jié)，以二氧化碳儲(chǔ)能應(yīng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)能量存儲(chǔ)需求。

2、然而現(xiàn)有技術(shù)中，讓液態(tài)二氧化碳蒸發(fā)為氣體，推動(dòng)透平發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電是在透平發(fā)電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)下的，進(jìn)而需依賴大量高壓二氧化碳?xì)怏w沖擊葉輪克服慣性阻力，這一過(guò)程會(huì)在短時(shí)間內(nèi)消耗大量存儲(chǔ)的二氧化碳，導(dǎo)致系統(tǒng)有效放電時(shí)間縮短，降低整體儲(chǔ)能效率，而不能夠在牽引透平發(fā)電機(jī)進(jìn)行初轉(zhuǎn)的過(guò)程中被旋轉(zhuǎn)的飛輪施加磁吸牽引力來(lái)節(jié)省能耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種飛輪儲(chǔ)能和二氧化碳復(fù)合的儲(chǔ)能系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的不能夠在牽引透平發(fā)電機(jī)進(jìn)行初轉(zhuǎn)的過(guò)程中被旋轉(zhuǎn)的飛輪施加磁吸牽引力來(lái)節(jié)省能耗的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種飛輪儲(chǔ)能和二氧化碳復(fù)合的儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括：集成板，所述集成板上表面固定安裝有高壓罐、儲(chǔ)能發(fā)電機(jī)構(gòu)和活塞式壓縮機(jī)，所述儲(chǔ)能發(fā)電機(jī)構(gòu)的上表面一端固定安裝有透平發(fā)電機(jī)，所述高壓罐外表面連通安裝有兩組氣管，兩組所述氣管的外表面中端部連通安裝有電磁閥，一組所述氣管的另一端與透平發(fā)電機(jī)的扇葉罩相連通，而另一組所述氣管的另一端與活塞式壓縮機(jī)排氣口相連通，使所述活塞式壓縮機(jī)另一端的進(jìn)氣口與二氧化碳存儲(chǔ)設(shè)備相連通，進(jìn)而能夠讓所述活塞式壓縮機(jī)將注入的二氧化碳?jí)嚎s為液態(tài)并通過(guò)排氣口儲(chǔ)存于高壓罐內(nèi)；

4、其中，所述儲(chǔ)能發(fā)電機(jī)構(gòu)能夠通過(guò)滑動(dòng)與透平發(fā)電機(jī)的扇葉罩相契合，以此讓儲(chǔ)能過(guò)程中的所述儲(chǔ)能發(fā)電機(jī)構(gòu)能夠通過(guò)磁吸力牽引扇葉罩內(nèi)的葉輪初轉(zhuǎn)；

5、其中，在用電高峰時(shí)使所述高壓罐能夠通過(guò)內(nèi)部存儲(chǔ)的液態(tài)二氧化碳蒸發(fā)為氣體并通過(guò)氣管沖入扇葉罩內(nèi)吹動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)所述透平發(fā)電機(jī)發(fā)電，釋放能量；

6、其中，所述透平發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸另一端從尾部轉(zhuǎn)動(dòng)穿出，且外表面套裝有防護(hù)蓋，所述防護(hù)蓋固定安裝在透平發(fā)電機(jī)一端，且從尾部轉(zhuǎn)動(dòng)穿出的轉(zhuǎn)軸外表面固定安裝有第一傳動(dòng)輪并一同被防護(hù)蓋罩合在內(nèi)，所述第一傳動(dòng)輪外表面套裝有傳動(dòng)帶，所述傳動(dòng)帶的另一端套裝在動(dòng)能回收機(jī)構(gòu)的外表面，所述動(dòng)能回收機(jī)構(gòu)能夠通過(guò)滑動(dòng)與活塞式壓縮機(jī)的偏心軸相嚙合，所述活塞式壓縮機(jī)的偏心軸從活塞式壓縮機(jī)內(nèi)兩端轉(zhuǎn)動(dòng)穿出，且一端與所述第一電機(jī)的輸出軸固定連接，所述第一電機(jī)固定安裝在集成板上表面。

7、優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能發(fā)電機(jī)構(gòu)包括兩組連接桿，兩組所述連接桿均固定安裝在集成板上表面，兩組所述連接桿的上表面一端開設(shè)有導(dǎo)向槽，而另一端上表面則固定安裝有透平發(fā)電機(jī)，且兩組所述導(dǎo)向槽內(nèi)均滑動(dòng)安裝有導(dǎo)向桿，兩組所述導(dǎo)向桿之間固定安裝有鎖固環(huán)，所述鎖固環(huán)內(nèi)固定安裝有飛輪儲(chǔ)能機(jī)。

8、優(yōu)選的，所述飛輪儲(chǔ)能機(jī)的飛輪一端內(nèi)嵌式安裝有第一磁鐵，所述第一磁鐵呈環(huán)狀等距分布，以此讓所述第一磁鐵能夠與第二磁鐵相吸引，所述第二磁鐵呈內(nèi)嵌式固定安裝在透平發(fā)電機(jī)的葉輪一端，并也呈環(huán)狀等距分布。

9、優(yōu)選的，所述第一磁鐵的n極向外，所述第二磁鐵呈n-s交替向外設(shè)置，以此能夠避免磁極對(duì)齊導(dǎo)致卡頓。

10、優(yōu)選的，所述鎖固環(huán)的下表面固定安裝有傳動(dòng)塊，所述傳動(dòng)塊滑動(dòng)安裝在導(dǎo)向框內(nèi)，所述導(dǎo)向框內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有螺紋桿，所述螺紋桿螺紋穿過(guò)傳動(dòng)塊與第二電機(jī)固定連接，所述第二電機(jī)固定安裝在兩組連接桿之間，以此使所述第二電機(jī)能夠通過(guò)帶動(dòng)螺紋桿來(lái)傳動(dòng)鎖固環(huán)前后滑動(dòng)。

11、優(yōu)選的，讓其需要在用電高峰而需要啟動(dòng)透平發(fā)電機(jī)放電時(shí)，能夠使所述鎖固環(huán)帶動(dòng)飛輪儲(chǔ)能機(jī)的外殼滑插進(jìn)透平發(fā)電機(jī)的扇葉罩內(nèi)，進(jìn)而能夠讓旋轉(zhuǎn)的飛輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的所述第一磁鐵吸引扇葉罩內(nèi)葉輪的第二磁鐵，能夠讓旋轉(zhuǎn)的所述第一磁鐵產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與靜止的所述第二磁鐵形成異步磁耦合，使運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)在靜止磁鐵中感應(yīng)出渦流，渦流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生切向力，從而驅(qū)動(dòng)葉輪克服靜摩擦力開始旋轉(zhuǎn)。

12、優(yōu)選的，所述動(dòng)能回收機(jī)構(gòu)包括三腳架，所述三腳架固定安裝在集成板上表面且處于防護(hù)蓋的下端，所述三腳架一端轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有第二傳動(dòng)輪，所述第二傳動(dòng)輪的外表面被傳動(dòng)帶的另一組套裝在內(nèi)，所述第二傳動(dòng)輪一端固定安裝有第一錐齒輪，所述第一錐齒輪能夠與第二錐齒輪相嚙合，所述第二錐齒輪滑穿于偏心軸外表面的限位槽內(nèi)，所述限位槽開設(shè)于偏心軸的外表面處，以此使所述活塞式壓縮機(jī)壓縮二氧化碳時(shí)會(huì)一同帶動(dòng)第二錐齒輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

13、優(yōu)選的，所述第二錐齒輪一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有套環(huán)，所述套環(huán)滑穿于偏心軸的外表面處，所述套環(huán)的外表面下端固定安裝有連接板，所述連接板與電動(dòng)推桿的活塞桿固定連接，所述電動(dòng)推桿固定安裝在集成板上表面。

14、優(yōu)選的，以此使所述電動(dòng)推桿能夠通過(guò)連接板來(lái)推動(dòng)或拉動(dòng)第二錐齒輪與第一錐齒輪的相嚙合或斷開。

15、優(yōu)選的，使所述透平發(fā)電機(jī)被帶動(dòng)發(fā)電時(shí)，能夠通過(guò)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)第一錐齒輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而能夠使所述第一錐齒輪嚙合第二錐齒輪來(lái)帶動(dòng)偏心軸壓縮二氧化碳向高壓罐內(nèi)同步補(bǔ)充。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

17、1、通過(guò)高壓罐、透平發(fā)電機(jī)、扇葉罩、活塞式壓縮機(jī)、第一電機(jī)、第二磁鐵、偏心軸、儲(chǔ)能發(fā)電機(jī)構(gòu)和動(dòng)能回收機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在用電低谷時(shí)，可通過(guò)啟動(dòng)第一電機(jī)帶動(dòng)活塞式壓縮機(jī)內(nèi)的偏心軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而能夠使活塞式壓縮機(jī)通過(guò)一端的進(jìn)氣口與二氧化碳存儲(chǔ)設(shè)備相連通，進(jìn)而能夠讓活塞式壓縮機(jī)將注入的二氧化碳?jí)嚎s為液態(tài)并通過(guò)排氣口連通安裝的氣管排入高壓罐內(nèi)；

18、而在用電高峰時(shí)，可啟動(dòng)儲(chǔ)能發(fā)電機(jī)構(gòu)滑插進(jìn)透平發(fā)電機(jī)的扇葉罩內(nèi)與其相契合，而旋轉(zhuǎn)的儲(chǔ)能發(fā)電機(jī)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與靜止的所述第二磁鐵形成異步磁耦合，而第二磁鐵是呈內(nèi)嵌式安裝于葉輪一端的，能夠使運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)在靜止磁鐵中感應(yīng)出渦流，渦流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生切向力，從而驅(qū)動(dòng)葉輪克服靜摩擦力開始旋轉(zhuǎn)，直至葉輪轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定的數(shù)值后可打開與扇葉罩相連通氣管的電磁閥，讓液態(tài)二氧化碳蒸發(fā)所產(chǎn)生的高壓氣體通過(guò)氣管排入透平發(fā)電機(jī)的扇葉罩內(nèi)吹動(dòng)旋轉(zhuǎn)的葉輪加速轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)透平發(fā)電機(jī)發(fā)電，釋放能量，隨后可再次啟動(dòng)儲(chǔ)能發(fā)電機(jī)構(gòu)脫離與扇葉罩的相契合滑回原位，進(jìn)而讓葉輪在初轉(zhuǎn)階段通過(guò)磁耦合驅(qū)動(dòng)、使葉輪啟動(dòng)階段僅需消耗飛輪存儲(chǔ)的動(dòng)能，避免了傳統(tǒng)透平啟動(dòng)時(shí)需大量高壓氣體克服靜摩擦的能耗浪費(fèi)，且該磁驅(qū)動(dòng)方式可減少啟動(dòng)階段40％以上的二氧化碳?xì)怏w消耗；

19、且透平發(fā)電機(jī)被推送旋轉(zhuǎn)發(fā)電的過(guò)程中，會(huì)通過(guò)尾端轉(zhuǎn)動(dòng)穿出的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)外表面固定安裝的第一傳動(dòng)輪在防護(hù)蓋內(nèi)旋轉(zhuǎn)，而第一傳動(dòng)輪會(huì)通過(guò)外表面套裝的傳動(dòng)帶一同傳動(dòng)動(dòng)能回收機(jī)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而動(dòng)能回收機(jī)構(gòu)則能夠與偏心軸外表面滑動(dòng)安裝的動(dòng)能回收機(jī)構(gòu)相嚙合，能夠讓其在發(fā)電過(guò)剩時(shí)傳動(dòng)偏心軸在活塞式壓縮機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而能夠讓活塞式壓縮機(jī)一同壓縮二氧化碳向高壓罐內(nèi)同步補(bǔ)充，進(jìn)而能夠?qū)⑷哂嗟男D(zhuǎn)動(dòng)能直接轉(zhuǎn)化為活塞式壓縮機(jī)的機(jī)械能，形成“發(fā)電-回收-儲(chǔ)能”的閉環(huán)能量流，這種能量再利用機(jī)制可使系統(tǒng)綜合效率提升15％～20％，顯著降低能量損耗，且這種實(shí)時(shí)補(bǔ)能機(jī)制可使系統(tǒng)在連續(xù)放電時(shí)，讓高壓罐容量維持率提高40％以上，有效延長(zhǎng)系統(tǒng)高峰時(shí)段供電時(shí)長(zhǎng)。

20、2、通過(guò)連接桿、第二電機(jī)、螺紋桿、鎖固環(huán)、飛輪儲(chǔ)能機(jī)和第一磁鐵的設(shè)計(jì)，而在用電高峰時(shí)，帶動(dòng)透平發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電的過(guò)程中，可通過(guò)啟動(dòng)第二電機(jī)帶動(dòng)螺紋桿旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而能夠使螺紋桿傳動(dòng)外表面螺紋安裝的傳動(dòng)塊在導(dǎo)向框內(nèi)水平滑動(dòng)，進(jìn)而能夠使傳動(dòng)塊帶動(dòng)上表面的鎖固環(huán)水平滑動(dòng)，能夠使滑動(dòng)的鎖固環(huán)帶動(dòng)內(nèi)部固定安裝的飛輪儲(chǔ)能機(jī)滑插進(jìn)透平發(fā)電機(jī)的扇葉罩內(nèi)，而飛輪儲(chǔ)能機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)的飛輪能夠帶動(dòng)一端的第一磁鐵進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，讓其與扇葉罩內(nèi)飛輪一端的第二磁鐵相互吸引，能夠讓被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的第一磁鐵產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與靜止的第二磁鐵形成異步磁耦合，使運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)在靜止磁鐵中感應(yīng)出渦流，渦流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生切向力，從而驅(qū)動(dòng)葉輪克服靜摩擦力開始旋轉(zhuǎn)，直至葉輪轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定的數(shù)值后可使打開與扇葉罩相連通氣管的電磁閥，讓液態(tài)二氧化碳蒸發(fā)產(chǎn)生的高壓氣體吹動(dòng)葉輪進(jìn)一步加速，形成“磁啟動(dòng)+氣體助推”的復(fù)合驅(qū)動(dòng)模式，進(jìn)而推動(dòng)透平發(fā)電機(jī)發(fā)電，釋放能量，隨后可再次啟動(dòng)第二電機(jī)帶動(dòng)螺紋桿螺紋傳動(dòng)鎖固環(huán)帶動(dòng)飛輪儲(chǔ)能機(jī)脫離與扇葉罩的相契合和磁牽引并滑回原位，該設(shè)計(jì)通過(guò)磁電效應(yīng)與氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的協(xié)同作用，在啟動(dòng)能耗、響應(yīng)速度和系統(tǒng)可靠性方面實(shí)現(xiàn)了突破性提升，相比傳統(tǒng)純氣體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，全生命周期成本降低18％，綜合效率提高至89.3.％。

21、3、通過(guò)第二傳動(dòng)輪、第一錐齒輪、第二錐齒輪、套環(huán)和電動(dòng)推桿的設(shè)計(jì)，透平發(fā)電機(jī)被推送旋轉(zhuǎn)發(fā)電的過(guò)程中，會(huì)通過(guò)尾端轉(zhuǎn)動(dòng)穿出的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)外表面固定安裝的第一傳動(dòng)輪在防護(hù)蓋內(nèi)旋轉(zhuǎn)，而第一傳動(dòng)輪會(huì)通過(guò)外表面套裝的傳動(dòng)帶一同傳動(dòng)第二傳動(dòng)輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而能夠使第二傳動(dòng)輪帶動(dòng)一端的第一錐齒輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)的第一錐齒輪能夠與偏心軸外表面滑動(dòng)安裝的第二錐齒輪相嚙合，能夠讓透平發(fā)電機(jī)在發(fā)電過(guò)剩時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)推桿推送連接板帶動(dòng)第二錐齒輪在偏心軸的外表面滑動(dòng)至與第一錐齒輪相嚙合，進(jìn)而能夠使第一錐齒輪帶動(dòng)第二錐齒輪傳動(dòng)偏心軸在活塞式壓縮機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而能夠讓活塞式壓縮機(jī)一同壓縮二氧化碳向高壓罐內(nèi)同步補(bǔ)充，進(jìn)而能夠?qū)⑷哂嗟男D(zhuǎn)動(dòng)能直接轉(zhuǎn)化為活塞式壓縮機(jī)的壓縮功，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)能量自循環(huán)，進(jìn)而避免了能量的無(wú)端損耗，使整個(gè)系統(tǒng)中的能量得到更充分地利用，實(shí)現(xiàn)了一種動(dòng)態(tài)的能源分配機(jī)制，使整個(gè)系統(tǒng)的能源供應(yīng)更加均衡。