(25)、電磁三通閥二 (23)之間的空氣通路上，另一端與控制模塊(I)相連；
[0027]電磁三通閥二(23)三個接口分別設置在電動閥八(22)與換熱器二 (26)、電磁三通閥一 (20)之間的空氣通路上，另一端與控制模塊(I)相連；
[0028]換熱器一(25)水路入口與水栗二(28) —端相連，水路出口與蓄水池(35)相連;水栗二 (28)另一端與蓄水儲熱罐(36)相連；
[0029]換熱器二(26)水路入口與水栗一(27) —端相連，水路出口與蓄水儲熱罐(36)相連;水栗一 (27)另一端與蓄水池(35)相連；
[0030]換熱器三(32)布置在換熱器一(24)與管殼式儲氣罐(34)之間的空氣通路上，其另一端氣路入口與電磁閥二 (30)相連，氣路出口與環(huán)境相通；
[0031]開關繼電器一(18)—端設置在蓄電裝置(19)與直線電機(5)之間的連接線路上，另一端與控制模塊(I)相連;開關繼電器二 (21)—端設置在直線電機(5)與用戶電網(wǎng)之間的連接線路上，另一端與控制模塊(I)相連;蓄電裝置(19) 一端與開關繼電器一(18)相連，另一端與用戶電網(wǎng)電路相連。
[0032]調(diào)壓氣罐(24)—端與管殼式儲氣罐(34)相連，另一端分成兩路分別與調(diào)壓氣缸一
(9)、調(diào)壓氣缸二(16)相連。
[0033]溫度傳感器(37)—端與管殼式儲氣罐(34)相連，另一端與控制模塊(I)相連；
[0034]電磁閥二(38) —端布置在管殼式儲氣罐(34)與水栗一(27)之間的管路上，另一端與控制模塊(I)相連；
[0035]電動閥四(11)一端布置在調(diào)壓氣缸一(9)與調(diào)壓氣罐(24)之間的管路上，另一端與控制模塊(I)相連；
[0036]電動閥六(15)—端布置在調(diào)壓氣缸二(16)與調(diào)壓氣罐(24)之間的管路上，另一端與控制模塊(I)相連；
[0037]電動閥三(10)、電動閥七(17)—端分別布置在調(diào)壓氣缸一(9)、調(diào)壓氣缸二( 16)的排氣通路上，另一端均與控制模塊(I)相連；
[0038]以下結合附圖詳細說明微型/離網(wǎng)壓縮空氣蓄能系統(tǒng)的工作原理:
[0039]圖1是微型/離網(wǎng)壓縮空氣蓄能系統(tǒng)的蓄能模式原理示意圖，其控制過程如下:當電負荷處于低谷時，控制模塊(I)將開關繼電器(21)接通，并將直線電機(5)調(diào)整為電動機工作模式?？刂颇K(I)將電動閥一 (3)、電動閥八(22)、電動閥三(10)、電動閥七(17)、電磁閥一 (30)打開，打開閘閥一(7)，其余閥門均呈關閉狀態(tài)。空氣經(jīng)進氣總管及支管進入自由活塞膨脹/壓縮機一(13)，此時自由活塞膨脹/壓縮機一(13)處于壓縮機工作模式，自由活塞膨脹/壓縮機一(13)的活塞在直線電機(5)的驅(qū)動下對空氣進行壓縮。位移傳感器(4)檢測工作過程中活塞-電機動子組位置，實時將電信號反饋到控制模塊(I)。當自由活塞膨脹/壓縮機一(13)的活塞到達其實際上止點時，控制模塊(I)控制電動閥二 (6)、電動閥五(12)開啟，電動閥一(3)、電動閥八(22)關閉，空氣進入自由活塞膨脹/壓縮機二(14)進行壓縮，完成一個工作循環(huán)。該工作循環(huán)中，在控制模塊(I)的作用下，電磁三通閥一(20)僅將電動閥五(12)與電磁三通閥二( 23)之間的管路連通，電磁三通閥二( 2 3)三路均接通，經(jīng)自由活塞膨脹/壓縮機-直線電機壓縮后的高壓空氣經(jīng)換熱器二 (26)進入管殼式儲氣罐(34)中。
[0040]為保證管殼式儲氣罐(34)中的壓縮空氣溫度相對恒定，本發(fā)明采取以下措施:經(jīng)水栗一(27)加壓后，冷卻水從蓄水池(35)中被引出并分為兩路，一路通過換熱器二(26)對高壓空氣冷卻后流入蓄水儲熱箱(36)中。另一路冷卻水經(jīng)連接管路進入管殼式儲氣罐(34)管側，管殼式儲氣罐(34)殼側布置有溫度傳感器(37)實時監(jiān)測罐內(nèi)空氣的溫度，將信號反饋到控制模塊(I)，通過調(diào)節(jié)電磁閥二(38)的開度控制冷卻水的流量，從而保持管殼式儲氣罐(34)中壓縮空氣溫度相對恒定，減小能耗，提高儲氣效率。
[0041]圖2是微型/離網(wǎng)壓縮空氣蓄能系統(tǒng)的發(fā)電模式原理示意圖，其控制過程如下:當用電高峰時期，打開閘閥二(33)，將高壓空氣從管殼式儲氣罐(34)中引出，依次通過換熱器一 (25)、換熱器三(32)。在控制模塊(I)的作用下，電磁三通閥一 (20)三路均接通，電磁三通閥二 (23)僅將電動閥八(22)與電磁三通閥一 (20)之間的管路連通?？刂颇K(I)將電動閥五(12)、電動閥二 (6)、電動閥三(10)、電動閥七(17)接通，并且通過電機控制器將直線電機(5)調(diào)整為發(fā)電機工作模式。高壓空氣進入自由活塞膨脹/壓縮機一(13)，此時，自由活塞膨脹/壓縮機一(13)處于膨脹工作模式，推動其活塞向右運動，位移傳感器(4)檢測工作過程中活塞-電機動子組位置，實時將電信號反饋到控制模塊(I)。當自由活塞膨脹/壓縮機一
(13)的活塞到達其實際下止點時，控制模塊(I)控制電動閥二(6)、電動閥五(12)關閉，電動閥四(3)、電動閥九(22)開啟，高壓空氣進入自由活塞膨脹/壓縮機二(14)推動其活塞向左運動，整個裝置完成一個工作循環(huán)。在該工作過程中，直線電機(5)動子做往復直線運動切割磁感線圈產(chǎn)生電動勢，實現(xiàn)氣體壓力能到電能的轉化，同時，控制模塊(I)將開關繼電器一(18)接通，開關繼電器二 (21)斷開，使產(chǎn)生的電能通過蓄電裝置(19)存儲起來，經(jīng)轉換電路并入用戶電網(wǎng)。
[0042]由于在放氣發(fā)電的過程中，管殼式儲氣罐(34)中的空氣溫度、壓力不斷降低，導致壓縮空氣的做功能力變差，為提高系統(tǒng)的能量轉換效率，本發(fā)明采取以下措施:在放氣發(fā)電的初始階段，打開球閥(29)，通過水栗二(28)加壓將高溫水從蓄水儲熱罐(36)中抽出，經(jīng)換熱器一(25)對高壓空氣進行加熱后通入蓄水池(35)中。隨著工作過程的持續(xù)，管殼式儲氣罐(34)中的空氣溫度壓力不斷降低，此時，關閉閘閥一(7)，接通電磁閥一(30)，經(jīng)自由活塞膨脹/壓縮機-直線電機做功后的低壓帶溫空氣通入換熱器三(32)，對高壓進氣進行預熱，進一步提高進氣溫度，增加壓縮空氣焓值，提升壓縮空氣的做功能力。
[0043]該微型/離網(wǎng)壓縮空氣蓄能系統(tǒng)中，小型調(diào)壓氣罐(24)與管殼式儲氣罐(34)相連，儲存有小部分高壓空氣，分成兩路分別通向調(diào)壓氣缸一(9)、調(diào)壓氣缸二(16)。由于在放氣發(fā)電過程中，管殼式儲氣罐(24)中壓縮空氣壓力不斷降低，自由活塞膨脹/壓縮機-直線電機可能會出現(xiàn)做功不充分的情況。為此，本發(fā)明采取以下措施:當位移傳感器(4)檢測到自由活塞膨脹/壓縮機活塞在膨脹過程中未到達其理論下止點時，控制模塊(I)將電動閥三(I I )、電動閥八(15)同時打開，高壓空氣分別充入調(diào)壓氣缸一 (9 )、調(diào)壓氣缸二( 16 )，缸內(nèi)壓力迅速增大，增加了活塞-電機動子組往復運動的阻力，從而達到調(diào)節(jié)膨脹比的目的。安裝在調(diào)壓氣缸一 (9)、調(diào)壓氣缸二(16)兩側的壓力傳感器一 (2)、壓力傳感器二 (8)將信號反饋給控制模塊(I)，通過及時調(diào)節(jié)調(diào)壓氣缸進出口電動閥四(U)、電動閥六(15)、電動閥三
(10)、電動閥七(17)的開度大小，控制充入調(diào)壓氣缸的壓縮空氣量，可以有效的調(diào)節(jié)膨脹比，避免隨著管殼式儲氣罐(34)中壓縮空氣壓力的降低而影響發(fā)電過程中自由活塞膨脹/壓縮機-直線電機的能量轉換效率。
[0044]本實施例中，自由活塞膨脹/壓縮機-直線電機只有一級。需指出的是，該裝置在系統(tǒng)中的布置不僅限于一級，可根據(jù)膨脹/壓縮比及入口溫度靈活選擇，例如可采用兩套或者三套裝置并聯(lián)。同時，裝置中直線電機也不僅局限于一臺，可根據(jù)實際情況采用多臺并聯(lián)的布置方式。
【主權項】
1.一種基于自由活塞膨脹/壓縮機-直線電機的微型/離網(wǎng)壓縮空氣蓄能系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括控制模塊(1)、壓力傳感器一 (2)、電動閥一 (3)、位移傳感器(4)、直線電機(5)、電動閥二(6)、壓力傳感器二(8)、電動閥三(10)、電動閥四(11)、電動閥五(12)、電動閥六(15)、電動閥七(17)、開關繼電器一(18)、蓄電裝置(19)、電磁三通閥一 (20)、開關繼電器二(21)、電動閥八(22)、電磁三通閥二(23)、電磁閥一(30)、電磁閥二(38)以及相應的連接線路； 該系統(tǒng)還包括自由活塞膨脹/壓縮機一(13)、自由活塞膨脹/壓縮機二(14)、調(diào)壓氣罐(24)、換熱器一(25)、換熱器二 (26)、換熱器三(32)、管殼式儲氣罐(34)、水栗一 (27)、水栗二 (28)、蓄水儲熱罐(36)、蓄水池(35)以及相應的連接管路； 自由活塞膨脹/壓縮機一(13)、自由活塞膨脹/壓縮機二(