一种水体旋转、排水储能与发电的系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种水体旋转、排水储能与发电的系统及控制方法，利用水头发电时的进水和储能时排空沉箱内水体过程，通过导流管道使沉箱内的水体旋转产生动能储能，由于水的粘滞力降低水体的角速度和动能，由此通过气体将圆台形沉箱内底、壁与水体隔开，克服水的粘滞力提高水体的动能，同时采用空化射流气泡技术克服水体的生物寄生，提高沉箱的稳定性和沉箱储能输出功率密度，解决提高每个单体水下沉箱排水储能功率密度问题。水体旋转动能与水轮机发电一起快速支撑电网，提高沉箱储能功率密度。提高沉箱储能功率密度。提高沉箱储能功率密度。

【技术实现步骤摘要】
一种水体旋转、排水储能与发电的系统及控制方法


[0001]本专利技术属于储能领域，具体涉及一种水体旋转、排水储能与发电的系统及控制方法。

技术介绍

[0002]随着新能源的快速发展，储能的重要性凸显，如众所周知光伏、风力发电的不确定性和不稳定性，造成电网的波动，由此带来的是大面积的弃风弃光，对于大规模电站损失巨大，西北地区尤为严重。然而现有储能各有特点，如抽水蓄能、压缩空气储能、化学储能是很好的解决方法。抽水蓄能拥有功率大、放电时间长的特点，效率在60％～70％之间，抽水蓄能电站是电力系统重要的调节工具，具有启动灵活、调节速度快的优势，是技术成熟、运行可靠且较为经济的调峰电源与储能电源。一种类似“抽水蓄能”的方法“水下沉箱排水储能”，通过新能源发电无法外送产生的余电将水下沉箱内的水排出，需要供电时利用水深压力驱动沉箱上的水轮发电机发电。是“抽水蓄能”的逆过程。有利于水上风电、漂浮式光伏、海洋潮汐发电等，在海洋、湖泊等储能，通过储能调度保证新能源输出的稳定性。
[0003]由于考虑水下沉箱排水储能的浮力、安装和成本问题，单体容量不易于过大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水体旋转、排水储能与发电的系统，其特征在于：包括圆台形沉箱储能单元、发电单元、生物清理单元、水体旋转减阻单元；所述圆台形沉箱储能单元位于一定规模和深度的水体中；发电单元位于圆台形沉箱的顶盖和靠近底部；生物清理单元位于圆台形沉箱内并与圆台形沉箱同轴漂浮在水体上；水体旋转减阻单元位于圆台形沉箱内外。2.根据权利要求1所述的一种水体旋转、排水储能与发电的系统，其特征在于：所述的圆台形沉箱储能单元包括：圆台形沉箱、水泵/水轮一体机；其中，圆台形沉箱内部为上小下大的圆台形结构，沿内壁水平方向由下到上分布若干条倒阶梯式气室带，每条倒阶梯式气室带通过气室隔板隔开，易于气泡沿圆台形沉箱内壁附着，并存储在每条倒阶梯式气室带内；当每条倒阶梯式气室带充满气体时，气体将旋转所述水体与圆台形沉箱内壁隔开，降低水体与圆台形沉箱内壁粘滞阻力；水泵/水轮一体机位于圆台形沉箱的外面底部，水泵/水轮一体机与进排水管道连接，进排水管道另一端位于圆台形沉箱外部水体的上部，防止储能发电进排水时对底层水体的扰动；水泵/水轮一体机的另一端，分别与贯穿圆台形沉箱底部的抽排水导流管道和水轮机出水导流管道连接；其中，抽排水导流管道沿圆台形沉箱内壁铺设，在有新能源发电无法外送产生剩余电力时，通过水泵/水轮一体机之水泵将圆台形沉箱内水和水生物排出，提供水轮机发电空间，同时在抽排水导流管道进水水流的作用下，水体发生旋转；圆台形沉箱顶盖安装有与大气连通通道，圆台形沉箱内气体通过大气连通管道、大气排气阀与大气连通。3.根据权利要求1所述的一种水体旋转、排水储能与发电的系统，其特征在于：所述的发电单元包括：水轮机和叶轮发电机组，其中，水轮机为水泵/水轮一体机置于圆台形沉箱的外面底部，水轮机出水导流管道一端与水轮机出口连接，另一端穿过圆台形沉箱靠近底部壁，并沿圆台形沉箱内部铺设，控制水流沿圆台形沉箱内壁流动，在水轮机发电的同时使圆台形沉箱内水体旋转，驱动叶轮平台旋转，带动叶轮发电机组发电。4.根据权利要求1所述的一种水体旋转、排水储能与发电的系统，其特征在于：所述叶轮发电机组包含：电动/发电机、主轴、叶轮平台；所述主轴与圆台形沉箱同轴，并贯穿通过圆台形沉箱的顶盖，上端安装电动/发电机，下端通过轴承与圆台形沉箱内底部连接，在圆台形沉箱内贯穿通过漂浮式空化射流气泡枪，以及贯穿通过叶轮平台中心并在靠近主轴底部与之固定连接；所述叶轮平台包括：叶轮托盘、叶轮组，其中，叶轮托盘内为叶轮托盘气室，主轴上端安装贯穿叶轮托盘中心并在靠近主轴底部的位置进行连接，叶轮组均匀垂直分布安装在叶轮托盘和主轴之间并连接；其中，叶轮组在水流驱动下叶轮平台旋转；通过叶轮托盘下部叶轮托盘气室中的气体，将叶轮平台与下面水体分开，降低水体与叶轮平台底部水的粘滞力，以及通过控制叶轮托盘边缘的气体溢出，提供圆台形沉箱内壁倒阶梯式气室带气体，由于圆台形沉箱为上小下大圆台结构，有益于叶轮托盘边缘溢出气体沿圆台形沉箱内壁上升，充满浸没在水体中的倒阶梯式气室带，将水体与圆台形沉箱内壁隔离，降低水体与圆台形沉箱内壁的粘滞力。5.根据权利要求1所述的一种水体旋转、排水储能与发电的系统，其特征在于：所述的生物清理单元包括漂浮式空化射流气泡枪，其漂浮在水体表面，主轴贯穿漂浮式空化射流气泡枪中心，随水体上下浮动和旋转，漂浮式空化射流气泡枪将空化射流气泡，对圆台形沉箱内壁水生物进行扫描清理，清理下来的水生物在旋转水体离心力和重力的作用下落入到
叶轮平台边缘，当经过抽排水导流管道口时，在水流的作用下通过水泵排出。6.根据权利要求1所述的一种水体旋转、排水储能与发电的系统，其特征在于：所述的水体旋转减阻单元包括：空压机、气囊、压缩气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，赵勇，曹国恩，侯彦娇，陈卓，王一波，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：