矿洞储能发电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及矿洞储能发电系统，包括下水库、上水库和输水管路；利用矿洞井下水库作为下水库，所述上水库和所述下水库之间通过输水管路连通；该系统还包括可逆水轮发电机组，所述可逆水轮发电机组包括可逆水轮泵和可逆发电电动机，所述可逆水轮泵设置在输水管路中；所述可逆水轮泵具有两个工作状态；第一个工作状态为所述可逆水轮泵顺时针运转时将所述下水库中的水抽至所述上水库进行储能；第二个工作状态为所述上水库中的水由于势能的作用通过输水管路向下冲击所述可逆水轮泵逆时针运转，从而带动所述可逆发电电动机进行发电。本系统结构简单，设备成熟，技术可靠，运行安全、稳定。

Energy storage system for underground storage

The utility model relates to a mine tunnel energy storage and power generation system, which comprises a lower reservoir, an upper reservoir and a water transmission pipeline; a mine tunnel underground reservoir is used as a lower reservoir, and the upper reservoir and the lower reservoir are connected by a water transmission pipeline; and the system also includes a reversible hydro-generator set, which comprises a reversible hydro-pump. The reversible water wheel pump has two working states; the first working state is that the water in the lower reservoir is pumped to the upper reservoir for energy storage when the reversible water wheel pump is clockwise operating; and the second working state is the water in the upper reservoir for energy storage. Because the potential energy impacts the reversible water wheel pump counterclockwise through the water supply pipeline, the reversible power generation motor is driven to generate electricity. The system is simple in structure, mature in equipment, reliable in technology, safe and stable in operation.

【技术实现步骤摘要】
矿洞储能发电系统
本技术涉及新能源微电网开发
，具体涉及一种利用废弃的矿洞井下蓄水循环储能的矿洞储能发电系统。
技术介绍
抽水蓄能电站是水力发电站的一种特殊形式。它兼具有发电及蓄能功能。抽水蓄能电站有上、下两个水库(池)。当上库的水流向下库时，就如常规的水力发电站，消耗水的重力势能转换为电能；相反，将下库的水输到上库时就是抽水蓄能，消耗电能转换为水的重力势能。由于机械效率和各种损耗的原因，在同样水位差和同样水流量的条件下，抽水时所消耗的电能总是大于发电时产生的电能。那末，建设抽水蓄能电站的经济效益表现在哪里呢。众所周知，随着工业化水平的发展和人民生活用电的增加，电网用电负荷的峰谷差愈大。典型的日负荷曲线：在上午8：00左右开始和晚上19：00左右开始为两个高峰负荷，此期间电网的发电出力必须满足Pmax的要求；晚上23：00以后为低谷负荷，电网的发电出力又必须限制在Pmin。也就是说，发电出力必须满足调峰要求。随着电网的发展，大机组在电网中的比重将增加，用高压高温高耗能的大机组来调节负荷不仅在经济上是不合算的，而且对设备的安全和寿命及电网稳定运行非常不利。今后核电机组更要求带固定负荷。因此，电网调峰将更为困难。抽水蓄能电站的作用就是在低谷负荷期间消纳电网中的过剩电能将水抽至上库，储存能量；而在高峰负荷期间再将上库的水放下冲击抽储发电机产生电能。亦即增加了低谷部分的用电负荷，发挥填谷功能使常规机组负荷不必降到Pmin。而在高峰负荷时，高峰时的负荷由抽水蓄能机组承担一部分，使常规机组的负荷不需要升高到Pmax。低谷时的蓄能用电量必然是大于高峰时所蓄的能发出的电量，在电能平衡上是要亏损的：然而却减小了大机组的调峰能力，降低了大机组由于带高负荷而引起的额外的燃料消耗，提高了大机组的利用率。从全电网来衡量经济效益是显著的。抽水蓄能电站的综合效率一般在65—75％，这—数字包括了抽水和发电时所损耗的机械效率。然而，大火电机组利用率的提高即意味着煤耗的降低。如火电厂在30—40％酌额定工况远行时，其煤耗约比额定工况增加35％，而且低负荷运行可能要用油助燃，厂用电率也要比正常增加1—2个百分点。煤耗和厂用电的减少也可认为是在同样的能耗时发电量的增加。此外，常规水力发电站虽然也具备调峰功能，但其发电出力往往与灌溉、防洪等矛盾。因为常规水电站的水库调度是一个综合的系统工程。而抽水蓄能电站的发电量及蓄水量是可以按日调节的，可以做到按日平衡，不影响水库的中长期调度。综上所述，抽水蓄能电站的优越性可以归纳为以下几点：1、对电网起到调峰作用，降低火电机组的燃料消耗、厂用电和运行费用；2、提高火电机组的利用率，火电装机容量可有所降低。3、避免水电站发电与农业的矛盾，有条件按电网要求进行调度。目前，所有获得电能的方式主要还是以燃烧一次能源为主；水力资源的开发难度大，其他如太阳能、风能等都存在不同程度的受自然条件的约束和客观条件的限制，并且存在投资成本大，占地面积广，回收周期长，以及造成生态平衡被破坏等诸多不足，更重要的是在环境保护及可持续利用方面，客观可行性差。本技术克服了以上所有不足，并且是当前电力发展形势和国策倡导的必然产物，它能起到电力系统移峰填谷，调频调相和满足应急事故处理等诸多方面的作用，并且也是太阳能、风能及其他能源健康发展的助动剂，我们国家的抽水储能行业比西方国家晚了半个世纪，进入“十三五”才焕发了生机，得到了新一届政府领导人的重视。抽水储能发电方兴未艾！其生命力之旺，无以伦比！现有的各种发电方式性价比都比不上抽水储能发电。在大众创业、万众创新的形势下，绿色清洁电源的微电网建设是环保民生，可持续发展的当务之急。
技术实现思路
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，基于当前国家用电政策的支持和新能源建设近切需求，提供一种投资成本低，结构简单，设备成熟，运行稳定的矿洞储能发电系统。为实现以上目的，本技术采用如下技术方案：矿洞储能发电系统，包括下水库、上水库和输水管路；利用矿洞井下水库作为下水库，所述上水库和所述下水库之间通过输水管路连通；该系统还包括可逆水轮发电机组，所述可逆水轮发电机组包括可逆水轮泵和可逆发电电动机，所述可逆水轮泵设置在输水管路中；所述可逆水轮泵具有两个工作状态；第一个工作状态为所述可逆水轮泵顺时针运转时将所述下水库中的水抽至所述上水库进行储能；第二个工作状态为所述上水库中的水由于势能的作用通过输水管路向下冲击所述可逆水轮泵逆时针运转，从而带动所述可逆发电电动机进行发电。进一步的，所述上水库与所述下水库之间开设有连通通道，所述输水管路设置在所述连通通道中。进一步的，所述连通通道中位于输水管路的外周边有空气。进一步的，还配备有抽水储能高效单向水泵，所述抽水储能高效单向水泵用于将下水库中的水抽至所述上水库中进行储能。进一步的，还包括热能转换系统，所述热能转换系统中设置有热回收单元，所述热回收单元用于将可逆水轮泵和可逆发电电动机以及抽水储能高效单向水泵产生的热能进行回收。进一步的，还包括朗肯二次发电设备，所述热回收单元回收的热能输送给朗肯二次发电设备进行二次转换发电。进一步的，还包括供暖系统，所述热回收单元回收的热能输送给供暖系统进行供暖。进一步的，还设置有主厂房，所述主厂房中设置有发配电设备，所述发配电设备用于控制所述可逆水轮发电机组的运行。进一步的，还包括有防雷设备和接地装置，所述防雷设备和所述接地装置分别与所述发配电设备金属连接。进一步的，所述上水库与所述下水库之间的落差在300-1000米之间。进一步的，所述抽水储能单向水泵为磁悬浮泵。进一步的，还包括控制装置和电动阀门，所述控制装置与所述电动阀门电连接，所述电动阀门设置在输水管路上，所述控制装置用于控制所述电动阀门的开闭。本技术采用以上技术方案，提供一套利用废弃（关停或在运行）的矿洞（以煤矿为主）井下蓄水循环储能的新型发电技术，利用井下水库作为下水库，在用电低谷时段消耗电能（国家鼓励电价为0.3元/KWH左右）将下水库的水抽到一定高度（300－1000米）的上水库（巷道或平地或某一高度的工作面）储能，将电能转化为势能，在用电高峰（或平电）时段，将具有一定势能的上水库水经管路放下，冲击（可逆式）水轮发电机组产生电能送回电网（或就地销售），综合电价在0.6元/KWH以上），完成电能到势能又到电能的科学合理转化。与现有发电技术相比，本技术有以下优势：（1）本技术提供的矿洞储能发电系统在所有储能发电中是最经济、投资成本最低、回收周期最短，使用寿命最长，是循环利用可持续绿色微电网的标杆性项目。（2）本技术技术绿色环保，节能高效，是可持续节约型社会的标志性新能源。（3）本技术技术结构简单，设备成熟，技术可靠，运行安全、稳定,具有明显的经济效益，社会效益和环境效益。（4）本技术的移峰填谷功能有明显的优势：矿区经济的繁荣和耗能负载的相对比较集中。（5）本技术响应国家政策，起到移峰填谷，稳定电力系统运行和有利于光伏及风电等新能源行业的深入开发。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.矿洞储能发电系统，其特征在于：包括下水库、上水库和输水管路；利用矿洞井下水库作为下水库，所述上水库和所述下水库之间通过输水管路连通；该系统还包括可逆水轮发电机组，所述可逆水轮发电机组包括可逆水轮泵和可逆发电电动机，所述可逆水轮泵设置在输水管路中；所述可逆水轮泵具有两个工作状态；第一个工作状态为所述可逆水轮泵顺时针运转时将所述下水库中的水抽至所述上水库进行储能；第二个工作状态为所述上水库中的水由于势能的作用通过输水管路向下冲击所述可逆水轮泵逆时针运转，从而带动所述可逆发电电动机进行发电。

【技术特征摘要】
1.矿洞储能发电系统，其特征在于：包括下水库、上水库和输水管路；利用矿洞井下水库作为下水库，所述上水库和所述下水库之间通过输水管路连通；该系统还包括可逆水轮发电机组，所述可逆水轮发电机组包括可逆水轮泵和可逆发电电动机，所述可逆水轮泵设置在输水管路中；所述可逆水轮泵具有两个工作状态；第一个工作状态为所述可逆水轮泵顺时针运转时将所述下水库中的水抽至所述上水库进行储能；第二个工作状态为所述上水库中的水由于势能的作用通过输水管路向下冲击所述可逆水轮泵逆时针运转，从而带动所述可逆发电电动机进行发电。2.根据权利要求1所述的矿洞储能发电系统，其特征在于：所述上水库与所述下水库之间开设有连通通道，所述输水管路设置在所述连通通道中。3.根据权利要求2所述的矿洞储能发电系统，其特征在于：所述连通通道中位于输水管路的外周边填充有空气。4.根据权利要求3所述的矿洞储能发电系统，其特征在于：还配备有抽水储能高效单向水泵，所述抽水储能高效单向水泵用于将下水库中的水抽至所述上水库中进行储能。5.根据权利要求4所述的矿洞储能发电系统，其特征在于：还包括热能转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘炎锁，
申请(专利权)人：潘炎锁，苏志东，
类型：新型
国别省市：河南,41