一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，该系统包括上水库、下水库、堤坝、机电硐室等；工作时，将下水库贮水待用；当风力或太阳能或发电站供大于求，导致电力系统出现剩余电量时，将部分电能输入机电硐室内，并驱动机电硐室内的可逆式抽水蓄能机组将下水库内的水抽到上水库内，将电能转换为水的重力势能，完成抽水蓄能；当风力或太阳能或发电站发电量供不应求，电力系统处于用电高峰时，打开已经完成抽水蓄能的上水库的引水隧洞，上水库内的水利用重力势能驱动机电硐室内的可逆式抽水蓄能机组进行发电，同时水沿引水隧洞和尾水隧洞进入下水库内，将水的重力势能转换成电能送回电网；第四步：重复，实现抽水蓄能循环。

【技术实现步骤摘要】
一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统
本技术属于退出露天矿再利用及清洁能源应用
，具体涉及一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统。
技术介绍
随着我国经济社会的发展和煤炭、铁矿、有色金属等资源的持续开发，部分矿井已到达其生命周期，也有部分矿井不符合安全生产要求，或开采成本高、亏损严重，面临关闭或废弃。以煤矿为例，2015年以来国家实施的煤炭去产能政策，促进了能源供给侧结构改革。据不完全统计，“十二五”期间淘汰落后煤矿7100处，淘汰落后产能5.5亿吨/年，其中关闭煤矿产能3.2亿吨/年。预计到2020年，我国去产能煤矿数量将达到1.2万处，到2030年数量将达到1.5万处。煤矿关闭或去产能后，仍赋存着多种可利用资源，比如地下空间、水、煤及共伴生资源、土地等。鉴于我国煤炭去产能政策将于2018年实施到位，目前部分煤炭企业已经开展去产能后的煤矿关闭工作。而我国煤炭企业的去产能煤矿普遍存在着直接关闭、一关了之的现象，煤矿直接关闭，不仅导致资源的极大浪费和国有资产的巨大损失，还有可能诱发后续的矿山安全、环境和社会问题。做好去产能煤矿资源开发利用具有重要的政治、经济及社会的现实意义和深远的历史意义，不仅能够减少资源浪费、变废为宝，提高去产能矿井资源开发利用效率，还可为去产能煤矿企业提供一条转型脱困和可持续发展的战略路径，推动资源枯竭型城市转型发展，对保障国家能源安全、经济持续健康发展具有重大意义。露天矿退出后一般会进入闭坑复垦阶段，但由于矿山环境保护与恢复治理方案规划时限长，平整和植被修复慢，如不及时治理，露天采场边坡发生滑坡、崩塌地质灾害的可能性大，地质灾害危险性大，大坑中有多处经年不熄的自燃点，使得露天矿处于粉尘和烟雾之中，时刻威胁着周边工厂和居民的安全和生活。抽水蓄能技术是目前技术最成熟的、应用最广泛的大规模储能技术，具有规模大、寿命长、运行费用低等优点。抽水蓄能电站的建设可提高风电和太阳能资源等可再生能源的利用和消纳，促进我国可再生能源的发展，减少化石燃料的消耗，减轻风电间歇性出力对电网的不利影响，保障电网的安全稳定经济运行。此外，抽水蓄能在调峰填谷、调频、调相、事故备用和黑启动等方面都具有明显的功效。2017年3月，Prosper-Haniel煤矿的所有者德国煤炭巨头鲁尔集团(RAG)与杜伊斯堡-埃森大学合作，计划将废弃井工煤矿建设成一个200MW抽水蓄能电站，电站将作为储能设施参与调峰，以弥补可再生能源电的波动性缺陷，建成后将满足超过40万户居民的日常用电需求，为该地区带来新的经济增长动力。目前国内外还没有利用废弃的露天矿进行抽水蓄能的研究。利用露天矿进行抽水蓄能是将抽水蓄能技术与废弃露天矿坑相结合，利用露天矿坑与地面天然的地势差实现抽水蓄能，不仅可以获得传统抽水蓄能电站移峰填谷，提高电网运行的稳定性和可靠性，为电网提供调频、调相、事故备用等功能，同时为露天矿的闭坑治理提供了一条新的发展方向。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，其可解决移峰填谷、新能源领域电力储存、废弃露天矿再利用等问题，同时为露天矿井的闭坑治理提供了一条新的发展方向。本技术采用如下技术方案来实现的：一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，包括上水库、下水库、堤坝、引水隧洞、尾水隧洞、机电硐室、调压室和拦污栅；其中，上水库为露天矿坑回填区以上，是在回填区的基础上建成的人工蓄水池，下水库为露天矿底部遗留矿坑，堤坝设置在上水库和下水库之间，用于隔绝上水库和下水库，机电硐室设置在连通引水隧洞和尾水隧洞的洞室内，机电硐室内设置有可逆式抽水蓄能机组，引水隧洞一端连通至上水库，另一端与机电硐室一端连通，尾水隧洞一端连通至机电硐室另一端，另一端连通至下水库；调压室设置在机电硐室上游的引水隧洞上或机电硐室下游的尾水隧洞上，拦污栅设置在引水隧洞与上水库的连接口处以及尾水隧洞和下水库的连接口处。本技术进一步的改进在于，上水库的底部始终高于下水库的水位最高点。本技术进一步的改进在于，上水库和下水库的库底和边壁均设置有防渗保护措施。本技术进一步的改进在于，引水隧洞和尾水隧洞均通过阀门和管道组合控制水的通断和流向。本技术进一步的改进在于，调压室用于平稳由于抽水蓄能电站负荷变化在输水道中引起的流量和压力变化。本技术进一步的改进在于，机电硐室与地面连接有通风和输运系统，用于与地面的通风以及行人和设备的输运。本技术具有如下有益的技术效果：1、本技术可有效利用废弃露天矿坑与地面天然的地势差，提高废弃矿井空间资源的利用率，降低闭坑的费用；2、本技术不耗费额外的大量水源，只需要补充蒸发的少量水即可，对环境无污染，属于清洁能源的利用；3、本技术有助于提高可再生能源大规模利用的电力系统稳定性,可以解决电力系统的调峰问题，提高电力系统的运行安全性和经济型；4、可推动煤炭资源枯竭型城市转型发展。附图说明图1是本技术的结构示意图。图中：1为上水库，2为下水库，3为堤坝，4为引水隧洞，5为尾水隧洞，6为机电硐室，7为调压室，8为拦污栅。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的说明。如图1所示，本技术提供的一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，包括上水库1、下水库2、堤坝3、引水隧洞4、尾水隧洞5、机电硐室6、调压室7和拦污栅8。其中，上水库1为露天矿坑回填区以上，是在回填区的基础上建成的人工蓄水池，下水库2为露天矿底部遗留矿坑，堤坝3设置在上水库1和下水库2之间，用于隔绝上水库1和下水库2，机电硐室6设置在连通引水隧洞4和尾水隧洞5的洞室内，机电硐室6内设置有可逆式抽水蓄能机组，引水隧洞4一端连通至上水库1，另一端与机电硐室6一端连通，尾水隧洞5一端连通至机电硐室6另一端，另一端连通至下水库2；调压室7设置在机电硐室6上游的引水隧洞4上或机电硐室6下游的尾水隧洞5上，拦污栅8设置在引水隧洞4与上水库1的连接口处以及尾水隧洞5和下水库2的连接口处。所述上水库1的底部要始终高于下水库2的水位最高点。所述上水库1和下水库2的库底和边壁均设置有防渗保护措施。所述引水隧洞4和尾水隧洞5均通过阀门和管道组合控制水的通断和流向。所述调压室7用于平稳由于抽水蓄能电站负荷变化在输水道中引起的流量和压力变化。所述机电硐室6与地面连接有通风和输运系统，用于与地面的通风以及行人和设备的输运。工作时，本技术包括以下步骤：第一步：将下水库2贮水待用；第二步：当风力或太阳能或发电站供大于求，导致电力系统出现剩余电量时，将部分电能输入机电硐室6内，并驱动机电硐室6内的可逆式抽水蓄能机组将下水库2内的水抽到上水库1内，将电能转换为水的重力势能，完成抽水蓄能；第三步：当风力或太阳能或发电站发电量供不应求，电力系统处于用电高峰时，打开已经完成抽水蓄能的上水库1的引水隧洞4，上水库1内的水利用重力势能驱动机电硐室6内的可逆式抽水蓄能机组进行发电，同时水沿引水隧洞4和尾水隧洞5进入下水库2内，将水的重力势能转换成电能送回电网；第四步：重复第二步和第三步，实现抽水蓄能循环。以上结合实施例对本技术作了详细说明，但是本技术并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，其特征在于，包括上水库(1)、下水库(2)、堤坝(3)、引水隧洞(4)、尾水隧洞(5)、机电硐室(6)、调压室(7)和拦污栅(8)；其中，上水库(1)为露天矿坑回填区以上，是在回填区的基础上建成的人工蓄水池，下水库(2)为露天矿底部遗留矿坑，堤坝(3)设置在上水库(1)和下水库(2)之间，用于隔绝上水库(1)和下水库(2)，机电硐室(6)设置在连通引水隧洞(4)和尾水隧洞(5)的洞室内，机电硐室(6)内设置有可逆式抽水蓄能机组，引水隧洞(4)一端连通至上水库(1)，另一端与机电硐室(6)一端连通，尾水隧洞(5)一端连通至机电硐室(6)另一端，另一端连通至下水库(2)；调压室(7)设置在机电硐室(6)上游的引水隧洞(4)上或机电硐室(6)下游的尾水隧洞(5)上，拦污栅(8)设置在引水隧洞(4)与上水库(1)的连接口处以及尾水隧洞(5)和下水库(2)的连接口处。

【技术特征摘要】
1.一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，其特征在于，包括上水库(1)、下水库(2)、堤坝(3)、引水隧洞(4)、尾水隧洞(5)、机电硐室(6)、调压室(7)和拦污栅(8)；其中，上水库(1)为露天矿坑回填区以上，是在回填区的基础上建成的人工蓄水池，下水库(2)为露天矿底部遗留矿坑，堤坝(3)设置在上水库(1)和下水库(2)之间，用于隔绝上水库(1)和下水库(2)，机电硐室(6)设置在连通引水隧洞(4)和尾水隧洞(5)的洞室内，机电硐室(6)内设置有可逆式抽水蓄能机组，引水隧洞(4)一端连通至上水库(1)，另一端与机电硐室(6)一端连通，尾水隧洞(5)一端连通至机电硐室(6)另一端，另一端连通至下水库(2)；调压室(7)设置在机电硐室(6)上游的引水隧洞(4)上或机电硐室(6)下游的尾水隧洞(5)上，拦污栅(8)设置在引水隧洞(4)与上水库(1)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑忠友，李玉峰，兰凤春，董宝光，李虎，王帅，宋立平，王东军，李瑞华，李超，
申请(专利权)人：中煤能源研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61