一种储能式围堰水塘及储能方法技术

本发明专利技术涉及渗透压蓄能技术领域，公开了一种储能式围堰水塘及储能方法，包括：围堰，其被隔离坝分为淡水区和盐水区，并且隔离坝底部开设有连通淡水区和盐水区的流通通道；半透膜壁，其设置于流通通道内且靠近淡水区的一侧，半透膜壁靠近淡水区的一侧沿竖直方向滑动设置有隔离门；水轮机，设置于流通通道内，水轮机用于接受供能向流通通道内加压或者利用淡水区流向盐水区的水流进行发电。本发明专利技术具有以下优点和效果：并且本申请提供的储能方法，由于半透膜两侧压差与盐溶液的浓度成正比，通过调整两侧溶液的盐含量可以建立高达20MPa的压差，相当于进2000米的水坝压头，相比于抽水储能电站,围堰水塘的储能密度要高很多，成本要降低近三分之二。降低近三分之二。降低近三分之二。

【技术实现步骤摘要】
一种储能式围堰水塘及储能方法


[0001]本申请涉及渗透压蓄能
，具体涉及一种储能式围堰水塘及储能方法。

技术介绍

[0002]目前，在双碳目标的驱动下，可再生能源在我国能源结构中所占比重将会越来越大。间歇性是可再生能源的共同特点，受季节、环境因素影响很大，这对现有电网的稳定控制和安全运行带来了挑战。储能具有消除电力峰谷差，实现可再生能源平滑输出，调峰、调频和备用容量等作用，满足可再生能源发电平稳、安全接入电网的要求。目前，目前世界占比最高的是抽水储能，其总装机容量规模达到了127GW，占总储能容量的99％。抽水储能是通过两个相互连接且位于不同高度的水库来实现的：在低电时，存储在上部水库中的水在流到下部水库过程中推动涡轮机转动，由此将势能转换为机械能，并且在发电机的帮助下产生电能；在充电过程中，电动机将电能转换成机械能，通过管道将水从下部水库输送到上部水库，从而实现电能转化为势能。
[0003]然而,抽水储能技术的应用极其依赖地势、选址十分困难，因为上下水库要求存在于较近的距离内，并有着较高的高度差；且在高度差有限的条件下，抽水储能所能达到的能量密度也极为有限。除此之外，对该技术发展最大的限制是它极低的经济性，抽水储能电站的投资成本很高，有些甚至根本不能盈利。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种储能式围堰水塘及储能方法，以利用渗透压代替高度差，实现渗透压蓄能，可以有效放宽蓄能电站的选址空间，降低蓄能成本。
[0005]为达到以上目的，一方面，采取的技术方案是：
[0006]本申请提供一种储能式围堰水塘，包括：
[0007]围堰，其被隔离坝分为淡水区和盐水区，并且隔离坝底部开设有连通淡水区和盐水区的流通通道；
[0008]半透膜壁，其设置于流通通道内且靠近淡水区的一侧，半透膜壁靠近淡水区的一侧沿竖直方向滑动设置有隔离门，当隔离门完全落下时，隔离门将流通通道完全封闭；
[0009]水轮机，设置于流通通道内，数量有一个或多个，所述水轮机用于接受供能向流通通道内加压或者利用淡水区流向盐水区的水流进行发电。
[0010]优选的：
[0011]所述半透膜壁由多块半透膜板拼接形成；
[0012]所述半透膜板包括：
[0013]第一内膜，其表面均布有平均孔径为1nm的通孔；
[0014]板壳，包覆于第一内膜外，所述板壳两端面均布有平均孔径0.5
‑
2mm的孔。
[0015]优选的：
[0016]所述半透膜壁的数量有多个；
[0017]相邻半透膜壁上的半透膜板交错设置；
[0018]相邻半透膜壁之间通过支架连接。
[0019]4.根据权利要求1所述的一种储能式围堰水塘，其特征在于：
[0020]所述半透膜壁由多个半透膜圆桶拼接形成；
[0021]所述半透膜圆桶包括：
[0022]桶壳，其两端面分别朝向淡水区和盐水区，其端面上均布有平均孔径0.5
‑
2mm的孔；
[0023]第二内膜，其表面均布有平均孔径为1nm的通孔，且所述桶式内膜沿径向截面设置于桶壳内。
[0024]优选的：
[0025]所述半透膜壁还包括：
[0026]淡水壁，其靠近于淡水区；
[0027]盐水壁，其靠近于盐水区，所述盐水壁靠近隔离坝的位置设置有压力槽；
[0028]部分所述半透膜圆桶，一端部分伸出压力槽，另一端通过支架连接于淡水壁；
[0029]其余的所述半透膜圆桶，一端部分伸出淡水壁，另一端通过支架连接于盐水壁。
[0030]优选的：
[0031]所述隔离坝的高度比淡水区和盐水区水面最高点高至少5m。
[0032]优选的：
[0033]所述围堰靠近淡水区的一侧设置有淡水阀，淡水阀与围堰底部之间的距离为第一预设高度；
[0034]所述围堰靠近盐水区的一侧设置有盐水阀，盐水阀与围堰底部之间的距离为第二预设高度。
[0035]优选的：
[0036]所述隔离坝顶部设置有风车阵列，风车阵列与水轮机连接。
[0037]本申请还提供一种基于前述的一种储能式围堰水塘的储能方法，包括以下步骤：
[0038]当储能式围堰水塘位于初始状态时，隔离门落下将流通通道封闭，同时在盐水区内灌入盐水，在淡水区内灌入淡水；
[0039]当储能式围堰水塘处于发电状态时，隔离门完全升起，淡水区的水向盐水区渗透，在流通通道内形成高压腔，高压腔和盐水区之间的压力差驱动水轮机发电；
[0040]当储能式围堰水塘处于蓄能状态时，隔离门完全升起，水轮机接受供能，将盐水压往流通通道内，形成高压区域，盐水中的水分通过高压区域和淡水区之间的压力差反渗透，通过半透膜进入淡水区；
[0041]当储能式围堰水塘处于蓄能状态且淡水区和盐水区之间的渗透压达到预设渗透压时，隔离门落下，将流通通道封闭，水轮机停转。
[0042]优选的：
[0043]所述隔离坝顶部设置有风车阵列，风车阵列与水轮机连接；
[0044]还包括如下步骤：
[0045]当风车阵列发电功率达到第一预设阈值时，储能式围堰水塘进入蓄能状态，所述
风车阵列为水轮机供电；
[0046]当风车阵列发电功率低于第一预设阈值时，储能式围堰水塘进入发电状态，所述高压腔和盐水区之间的压力差驱动水轮机做功，水轮机带动风车阵列旋转进行发电。
[0047]本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0048]本申请的储能式围堰水塘，突破了抽水储能的地理条件限制，通过设置围堰和隔离坝来形成水位差，利用半透膜允许水透过、盐类无法透过的特性来实现水的自由流动。
[0049]并且本申请提供的储能方法，由于半透膜两侧压差与盐溶液的浓度成正比，通过调整两侧溶液的盐含量可以建立高达20MPa的压差，相当于进2000米的水坝压头，相比于抽水储能电站,围堰水塘的储能密度要高很多，成本要降低近三分之二。
附图说明
[0050]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0051]图1为本申请中一个实施例的剖视示意图。
[0052]图2为图1所示实施例的俯视示意图。
[0053]图3为本申请中一种实施例中半透膜壁的剖视示意图。
[0054]图4为本申请中另一种实施例中半透膜壁的正视示意图。
[0055]附图标记：
[0056]1、围堰；11、淡水区；12、盐水区；13、隔离坝；131、流通通道；14、淡水阀；15、盐水阀；2、半透膜壁；21、隔离门；22、半透膜板；23、半透膜圆桶；24、淡水壁；25、盐水壁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能式围堰水塘，其特征在于，包括：围堰(1)，其被隔离坝(13)分为淡水区(11)和盐水区(12)，并且隔离坝(13)底部开设有连通淡水区(11)和盐水区(12)的流通通道(131)；半透膜壁(2)，其设置于流通通道(131)内且靠近淡水区(11)的一侧，半透膜壁(2)靠近淡水区(11)的一侧沿竖直方向滑动设置有隔离门(21)，当隔离门(21)完全落下时，隔离门(21)将流通通道(131)完全封闭；水轮机(3)，设置于流通通道(131)内，数量有一个或多个，所述水轮机(3)用于接受供能向流通通道(131)内加压或者利用淡水区(11)流向盐水区(12)的水流进行发电。2.根据权利要求1所述的一种储能式围堰水塘，其特征在于：所述半透膜壁(2)由多块半透膜板(22)拼接形成；所述半透膜板(22)包括：第一内膜，其表面均布有平均孔径为1nm的通孔；板壳，包覆于第一内膜外，所述板壳两端面均布有平均孔径0.5
‑
2mm的孔。3.根据权利要求2所述的一种储能式围堰水塘，其特征在于：所述半透膜壁(2)的数量有多个；相邻半透膜壁(2)上的半透膜板(22)交错设置；相邻半透膜壁(2)之间通过支架连接。4.根据权利要求1所述的一种储能式围堰水塘，其特征在于：所述半透膜壁(2)由多个半透膜圆桶(23)拼接形成；所述半透膜圆桶(23)包括：桶壳，其两端面分别朝向淡水区(11)和盐水区(12)，其端面上均布有平均孔径0.5
‑
2mm的孔；第二内膜，其表面均布有平均孔径为1nm的通孔，且所述桶式内膜沿径向截面设置于桶壳内。5.根据权利要求4所述的一种储能式围堰水塘，其特征在于：所述半透膜壁(2)还包括：淡水壁(24)，其靠近于淡水区(11)；盐水壁(25)，其靠近于盐水区(12)，所述盐水壁(25)靠近隔离坝(13)的位置设置有压力槽(251)；部分所述半透膜圆桶(23)，一端部分伸出压力槽(251)，另一端通过支架连接于淡水壁(24)；其余的所述半透膜圆桶(23)，一端部分伸出淡水壁(24)，另一端通过支架连接于盐水壁(25)...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡雪蛟，章先涛，李蒙，刘翔，
申请(专利权)人：深圳润德工程有限公司，
类型：发明
国别省市：