利用采煤矿坑空气压缩储能的新能源协同发电系统技术方案

一种利用采煤矿坑空气压缩储能的新能源协同发电系统，包括新能源发电系统，新能源发电系统与电网并网连接，电网给压缩机系统供电，压缩机系统通过热能储能系统给发电机系统的透平提供热的压缩气体，发电机系统的发电机与电网并网连接；热能储能系统与地下采煤坑压缩空气室连通。本系统空气压缩储能可以充分利用采煤矿坑留下的巨大的可供利用空间进行储存压缩空气，利用采煤矿坑空气压缩储能与新能源协同发电，既能够利用煤矿坑的空间资源，又能够给电网补充电能。能够给电网补充电能。能够给电网补充电能。

【技术实现步骤摘要】
利用采煤矿坑空气压缩储能的新能源协同发电系统


[0001]本技术属于发电系统领域，特别涉及一种利用采煤矿坑空气压缩储能的新能源协同发电系统。

技术介绍

[0002]近10年风电、光电等新能源的迅速发展，在我国发电结构的所占比率越来越多，截止到2018年底，全国风电累计并网装机容量达到1.84亿kW，光伏累计装机容量达到1.74亿kW。风电、光伏属于清洁能源，虽然对环境很友好，但对电网的灵活性有很高的要求。风能和太阳能受季节、地点、气候等因素的影响具有随机性、间歇性和波动性的特点，不能维持稳定的常量供给。由于其发电稳定性和连续性较差，这就给风电并网后电力系统实时平衡、保持电网安全稳定运行带来巨大挑战，同时其运行方式必将受到电力系统负荷需求的诸多限制。因此，用电低峰时过剩能源的大规模存储和用电高峰时的蓄能高效发电成为制约太阳能和风能大规模发展的关键技术瓶颈。
[0003]煤炭在我国一次能源生产与消费中长期占主要地位，经过长期的高强度开发，我国资源枯竭的煤矿日益增多，还有很多煤矿因为安全不达标或生产成本过高而退出生产。再加上近年来国内能源转型和去产能政策的不断推进，越来越多的煤矿被迫停产废弃，我国煤矿数量已由20世纪90年代10万处左右减少到2016年底的不到8000处。煤炭开采引发矿山灾害、地表沉陷、水土流失及生态环境损害等问题，但同时在地下形成了巨大的可供利用空间。国内煤矿关闭后没有统筹和充分考虑废弃煤矿源的开发利用，造成了地下空间等资源的极大浪费。废弃煤矿如何更好地转型与发展已成为社会关注和研究的热点，关停矿井立体化、生态化、资源化等转型升级的开发理念与技术路径。
[0004]再有因电网规划配套不足、一些地区电网负荷不足时，都会直接影响风电、光伏发电的消纳。因此，需要电网中配套建设一定数量的储能电站。

技术实现思路

[0005]鉴于
技术介绍
所存在的技术问题，本技术所提供的利用采煤矿坑空气压缩储能的新能源协同发电系统，空气压缩储能可以充分利用采煤矿坑留下的巨大的可供利用空间进行储存压缩空气，利用采煤矿坑空气压缩储能与新能源协同发电，既能够利用煤矿坑的空间资源，又能够给电网补充电能。
[0006]为了解决上述技术问题，本技术采取了如下技术方案来实现：
[0007]一种利用采煤矿坑空气压缩储能的新能源协同发电系统，包括新能源发电系统，新能源发电系统与电网并网连接，电网给压缩机系统供电，压缩机系统通过热能储能系统给发电机系统的透平提供热的压缩气体，发电机系统的发电机与电网并网连接；热能储能系统与地下采煤坑压缩空气室连通。
[0008]优选的方案中，所述的压缩机系统包括第一离合器、电动机和压缩腔，压缩腔内设有叶片转轴，电动机和叶片转轴之间通过第一离合器连接，电动机用于驱动叶片转轴压缩
气体做功，电网用于给电动机提供的工作电源。
[0009]优选的方案中，所述的发电机系统还包括第二离合器，透平与发电机之间通过第二离合器连接。
[0010]优选的方案中，所述的新能源发电系统包括风能发电系统和光伏发电系统。
[0011]优选的方案中，所述的热能储能系统用于收集压缩机系统产生的热量并通过热能对压缩气体加热。
[0012]本专利可达到以下有益效果：
[0013]在风电、光伏限电时将多余的电量用于压缩机系统压缩空气，同时带储能的压缩空气储能系统将空气压缩过程中的压缩热储存在储热装置中。在需要发电时，储热系统利用储存的压缩热加热压缩空气，然后驱动透平做功，带动发电机发电。压缩机系统、发电机的容量和数量可以根据风电场、光伏电场的容量负荷配置，最终实现新能源调峰错峰稳定并网发电。
[0014]空气压缩储能装置可解决风电场、光伏电场弃风、弃光问题，可参与地区电网调频、调峰、电网需求响应等功能，平滑风电、光伏出力。通过储能电站的建设，将有效改善风电出力波动性，优化当地电网系统结构，提高电网的可靠性、稳定性和技术先进性，大大提高电网的核心竞争力。与此同时还统筹解决部分废弃煤矿源的开发重利用。
附图说明
[0015]下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明：
[0016]图1为技术系统结构图。
[0017]图中：风能发电系统1、光伏发电系统2、第一离合器3、电动机4、压缩腔5、热能储能系统6、地下采煤坑压缩空气室7、透平8、第二离合器9、发电机10、电网11。
具体实施方式
[0018]优选的方案如图1所示，一种利用采煤矿坑空气压缩储能的新能源协同发电系统，包括新能源发电系统，新能源发电系统与电网11并网连接，电网11给压缩机系统供电，压缩机系统通过热能储能系统6给发电机系统的透平8提供热的压缩气体，发电机系统的发电机10与电网11并网连接；热能储能系统6与地下采煤坑压缩空气室7连通。
[0019]热能储能系统6英文简称为TES，也叫带储热的压缩空气储能系统，储热的压缩空气储能系统，将空气压缩过程中的压缩热储存在储热装置中，并在释能过程中利用储存的压缩热加热压缩空气，然后驱动透平做工。
[0020]地下采煤坑压缩空气室7利用地下采煤坑储存压缩空气。
[0021]透平是将流体介质中蕴有的能量转换成机械功的机器，又称涡轮。
[0022]进一步地，压缩机系统包括第一离合器3、电动机4和压缩腔5，压缩腔5内设有叶片转轴，电动机4和叶片转轴之间通过第一离合器3连接，电动机4用于驱动叶片转轴压缩气体做功，电网11用于给电动机4提供的工作电源。
[0023]进一步地，发电机系统还包括第二离合器9，透平8与发电机10之间通过第二离合器9连接。
[0024]本技术方案中采用的第一离合器3和第二离合器9为优选的方案，电动机4和压缩
腔5可直接采用联轴器连接，透平8与发电机10之间也可以直接采用联轴器连接。
[0025]离合器主要运用到汽车行业，离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。离合器是机械传动中的常用部件，可将传动系统随时分离或接合。对其基本要求有:接合平稳，分离迅速而彻底;调节和修理方便；外廓尺寸小；质量小；耐磨性好和有足够的散热能力；操作方便省力，常用的分为牙嵌式与摩擦式两类。本系统采用离合器结构可以在不断电的情况下，随时将电动机4和压缩腔5脱离，使压缩腔5不工作。在本系统发电量不大的情况下，可以采用离合器的设计。
[0026]进一步地，新能源发电系统包括风能发电系统1和光伏发电系统2。风能发电系统1由若干台风力发电机组成，完成风－电转换，并且在电网限制发电时驱动压缩机压缩空气。光伏发电系统2由一定容量的光伏组件组成，完成光-电转换，并在电网限制发电时驱动压缩机压缩空气。
[0027]进一步地，热能储能系统6用于收集压缩机系统产生的热量并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用采煤矿坑空气压缩储能的新能源协同发电系统，包括新能源发电系统，新能源发电系统与电网（11）并网连接，其特征在于：电网（11）给压缩机系统供电，压缩机系统通过热能储能系统（6）给发电机系统的透平（8）提供热的压缩气体，发电机系统的发电机（10）与电网（11）并网连接；热能储能系统（6）与地下采煤坑压缩空气室（7）连通。2.根据权利要求1所述的利用采煤矿坑空气压缩储能的新能源协同发电系统，其特征在于：压缩机系统包括第一离合器（3）、电动机（4）和压缩腔（5），压缩腔（5）内设有叶片转轴，电动机（4）和叶片转轴之间通过第一离合器（3）连接，电动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷咸道，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：新型
国别省市：