本实用新型专利技术公开了一种风水互补蓄能发电的装置,装置包括空压机、储气罐、上水库、储气压水洞和水轮机，空压机和储气罐之间设有高压风管以实现二者之间的连接，储气罐和上水库之间设有第一高压支管，储气罐和储气压水洞之间设有第二高压支管，水轮机与上水库之间设有流道，流道设有上水管，上水管道与储气压水洞相连接；本实用新型专利技术能够以压缩气体叠加到储气罐内，用来增强上库水的下泄动能，使峰时发电量大幅高于抽水耗电量，也可利用气压抽水不耗电，谷时段继续气压抽水至上库洞穴，周而复始，形成风力发电和抽水蓄能发电的优势互补。形成风力发电和抽水蓄能发电的优势互补。形成风力发电和抽水蓄能发电的优势互补。
【技术实现步骤摘要】
一种风水互补蓄能发电的装置
[0001]本技术属于新能源储能发电
，尤其涉及一种风水互补蓄能发电的装置。
技术介绍
[0002]新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，1980年(庚申年)联合国对新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，包括太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能(原子能)；而清洁能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，它包括核能和“可再生能源”。可再生能源消耗后可得到恢复补充，不产生或极少产生污染物，如太阳能、风能，生物能、水能，地热能，氢能等。而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能等能源，称为常规能源。
[0003]随着光伏和风电新能源的大规模开发，我国清洁能源装机容量迅猛增长，截至2020年底，多个省份实现新能源发电占比超过20％。然而，新能源“看天吃饭”的特性使得电网出现较大峰谷差，面临巨大的新能源消纳和电力供需平衡压力。电网根据用电负荷一天内的变化，分为峰时段、平时段及谷时段，耗能高的地区进一步分为尖峰、高峰、平段、低谷、深谷五个时段对用户进行差异化收费。2021年7月，发改委提出对电力计费方式进行改革，为了进一步给新能源发展腾出足够的空间，又不能导致电网峰谷波动过大，推出分时电价的新缴付体系，未来中国用户缴付电费，不同的时间段缴付的价格将各不相同，届时用电价格规定和规则将会更为严苛，国家引导合理使用电力资源的思路将会成为主流，未来高峰期和低峰期时期电价差异会达到4倍以上，因此解决办法在于可靠的高效率储能方式，而构建新型电力系统是实现“碳达峰、碳中和”目标的关键。
[0004]利用抽水蓄能实现电能大规模储存和“削峰填谷”是较普遍采用的技术方案，为现阶段发达地区主要的电力能源调节手段，能给电网提供稳定的峰时电力补充。但是，抽水蓄能对项目选址要求较高，投资大、建设周期长，制约了其发展空间，高落差、大库盆决定了抽水蓄能电站的经济性，因此需要在高山大川上才能具备建设价值。
[0005]风力发电是把风的动能转为电能，风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，其蕴量巨大，据统计可利用风力比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。一般说来，3级风才有利用的价值，但从经济合理的角度出发，风速需大于每秒4米才适宜于发电，风速达到12米/秒时，风机达到额定功率，在风速超过每秒25米时，为了保护风机叶片和设备，机组需采取自动停机措施。其随时变化的发电输出功率，白天即影响局部电网总功率的稳定性，晚上又因电网过剩，失去发电价值，使项目利用小时数下降。
[0006]2021年9月30日位于江苏常州市金坛区的世界首个非补燃压缩空气储能电站发电，在压缩空气发电过程中不依赖外界能源，该项目在夜晚电力较为富余时，将空气压缩注入地下盐穴，压缩过程中产生的大量热能通过热交换设备储存在油罐中。白天电力需求较大时，压缩空气被释放出来，并利用油罐中的热能加热，进入透平发电，可将电能转换效率
提升至60％以上，全过程无燃烧、无排放。该项目主要是利用千米以下的盐穴，盐穴是水溶采盐后形成的巨大腔穴，具有容积大、密闭好、稳定性高的天然优势，可为压缩空气储能提供优良的储气条件，因此大幅节约了建设成本，而具备这样条件的地质环境很少。
[0007]太阳能光伏发电过程简单，没有机械转动部件，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，无噪声、无污染，与风力发电、生物质能发电和核电等新型发电技术相比，光伏发电是一种最具可持续发展理想特征的可再生能源发电技术，具有太阳能资源取之不尽，用之不竭，只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统。但太阳能能量密度低、光伏板占地面积大、能量转换效率低、受气候环境因素影响大，地域依赖性强，系统成本高，晶体硅电池的制造过程高污染、高能耗。
[0008]综上，抽水蓄能发电最稳定，能量密度大，能量转换高达80％，对电网“消峰填谷”效果最好，但对场地要求高，选址困难。利用谷电空压机压缩气体入洞穴，峰时放出压力气体发电，能量转换可达60％，需要有现成的巨大洞穴为基础，对选址要求更高。风力可开发能量巨大，发电功率主要受风速影响，而风不稳定，因此需要储能配套，而谷时发电经济性差，电池储能成本高昂问题。光伏发电只能白天发电，阴雨天和晚上无法发电，即便是晴天，发电功率受阳光照射角度变化而变化。
技术实现思路
[0009]本技术目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种风水互补蓄能发电的装置，能够以压缩气体叠加到储气罐内，用来增强上水库水的下泄动能，使峰时发电量大幅高于抽水耗电量，也可利用气压抽水不耗电，谷时段继续气压抽水至上水库洞穴，周而复始，形成风力发电和抽水蓄能发电的优势互补。
[0010]为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：
[0011]一种风水互补蓄能发电的装置，其特征在于：包括空压机、储气罐、上水库、储气压水洞和水轮机，空压机和储气罐之间设有高压风管以实现二者之间的连接，储气罐和上水库之间设有第一高压支管，储气罐和储气压水洞之间设有第二高压支管，水轮机与上水库之间设有流道，流道设有上水管，上水管与储气压水洞相连接。在风力发电场附近，数十米高的小山腰上开挖出足够体积的巷道作为上水库，山脚下利用地形建造出下水库，并在山脚下开挖出和上水库洞穴等体积的地下洞室。在谷电时段，风力发电机将电能转化为高压气体，经气管汇集到储气罐，再导入山脚下的地下洞穴，靠(风压)抽水至上水库，待上水库蓄满水后，继续压缩气体升压至合理值，完成水电和风力的蓄能叠加，等峰时段开启抽蓄发电机对电网进行供电，待上水库水量消落完后，停止水发电，开启上水库残余压力气体经透平发电机排气发电，直至上水库恢复常压状态。利用深谷时段风机/电机不断制气至储气罐，峰时段水力发电，即充分利用抽水蓄能具有高能量密度，高能量转换效率的特点，形成对电网的消峰填谷。
[0012]进一步，还包括下水库，下水库与水轮机之间设有尾水管，下水库和储气压水洞之间设有排水管。通过下水库的设置，能够循环利用水发电，避免浪费。
[0013]进一步，排水管设有排水阀。排水阀能够方便控制下水库排水，同时能够在抽水时保证储气压水洞的正常作业。
[0014]进一步，上水库设有排气机构用于排出上水库的气体。通过排气机构能够排出上
水库中的高压气体，保证上水库的正常上水和泄水。
[0015]进一步，排气机构包括通道和透平发电机，通道的一端与透平发电机相连接，通道的另一端与上水库相连接。排气机构采用投屏发电机，能够对上水库的高压气体进行再利用，提高能源利用效率，提高经济利益。
[0016]进一步，上水管设有单向阀，流道设有进水阀，进水阀设于靠紧水轮机的一端。单向阀和进水阀的设置，能够在蓄水和泄水发电时保证装置的正常运作，便于实时切换。
[0017]进一步，空压机连接至风力发电机，利用风力发电供电工作。间接提高风能发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种风水互补蓄能发电的装置，其特征在于：包括空压机、储气罐、上水库、储气压水洞和水轮机，所述空压机和所述储气罐之间设有高压风管以实现二者之间的连接，所述储气罐和所述上水库之间设有第一高压支管，所述储气罐和所述储气压水洞之间设有第二高压支管，所述水轮机与所述上水库之间设有流道，所述流道设有上水管，所述上水管与所述储气压水洞相连接。2.根据权利要求1所述的一种风水互补蓄能发电的装置，其特征在于：还包括下水库，所述下水库与所述水轮机之间设有尾水管，所述下水库和所述储气压水洞之间设有排水管。3.根据权利要求2所述的一种风水互补蓄能发电的装置，其特征在于：所述排水...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴启民，张栋梁，付坤，李天昊，陈乔，林忠华，薛阳，刘德明，
申请(专利权)人：浙江华东建设工程有限公司，
类型：新型
国别省市：
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