一种基于既有水利工程改建的发电供电系统及其施工方法技术方案

一种基于既有水利工程改建的发电供电系统及其施工方法，发电供电系统包括既有水库、以及设置在既有水库上的混凝土挡水坝、以及在既有水库上设置的既有导流洞；还包括相互连接的发电系统和供电系统；既有导流洞沿水流方向依次包括导流洞前段、导流洞中段以及导流洞后段；发电系统包括设置在地下厂房，在地下厂房内设置有发电设备，地下厂房通过第一斜井与导流洞前段连接；地下厂房通过第二斜井与导流洞后段连接。本发明专利技术所提供的发电系统充分利用既有水库为储蓄系统，既有导流洞作为引水系统和通风兼安全洞，充分利用有限资源，降低了投资成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于既有水利工程改建的发电供电系统及其施工方法


本专利技术涉及水利水电工程
，尤其涉及一种基于既有水利工程改建的发电供电系统及其施工方法。

技术介绍

近年来，我国水利水电工程建设十分迅速，解决了农田灌溉、居民用水等需求，但这种传统水利工程已不能补给我国能源短缺。结合图1所示，既有水利工程结构往往包括既有水库101、以及设置在既有水库101上的混凝土挡水坝102、以及在既有水库101上设置的既有导流洞。如何利用既有水利工程结构中的既有水库101和导流洞，解决水库附近居民或工业高峰用电，填补能耗不足，是亟待解决的问题。

技术实现思路

本专利技术的主要目的是提出一种基于既有水利工程改建的发电供电系统及其施工方法，何利用既有水利工程结构中的既有水库和导流洞，解决水库附近居民或工业高峰用电，填补能耗不足。为实现上述目的，一方面，本专利技术提出一种基于既有水利工程改建的发电供电系统，包括既有水库、以及设置在既有水库上的混凝土挡水坝、以及在既有水库上设置的既有导流洞；还包括相互连接的发电系统和供电系统；既有导流洞沿水流方向依次包括导流洞前段、导流洞中段以及导流洞后段；发电系统包括设置在地下厂房，在地下厂房内设置有发电设备，地下厂房通过第一斜井与导流洞前段连接；地下厂房通过第二斜井与导流洞后段连接。优选的，供电系统包括变电系统、分配系统以及储能系统；变电系统与发电系统中的发电设备连接用于高压电能转为安全电压；分配系统与变电系统相连用于分配居民或工业区所需电能；储能系统分别与变电系统和分配系统相连，用于储存变电系统及分配系统多余电能。优选的，在分配系统和储能系统之间设置有第一控制系统和第二控制系统；第一控制系统用于控制分配系统电能并将多余电能传输于储能系统储存，所述第二控制系统用于控制储能系统在高峰用电时为分配系统补充电能。优选的，所述储能系统通过第二控制系统直接向居民或工业区供电。优选的，所述第一斜井与水平方向的夹角为θ，且55
°
≤θ≤60
°
，第一斜井与导流洞前段的横截面形状及尺寸相同。优选的，所述第二斜井与水平方向的夹角为β，且55
°
≤β≤60
°
，第二斜井与导流洞后段的横截面形状及尺寸相同。优选的，在地下厂房上连接设置有尾水隧洞，尾水隧洞截面采用圆形结构；在地下厂房上设置有进场交通洞。优选的，在地下厂房上连接设置有排风兼输电平洞，在排风兼输电平洞上连接设
置有排风兼输电竖井；排风兼输电平洞与排风兼输电竖井内部设置有输电线用于连接发电设备和变电系统，所述排风兼输电平洞与排风兼输电竖井形成排风结构。另一方面，本专利技术还提供一种上述基于既有水利工程改建的发电供电系统的施工方法，包括以下步骤：步骤S1：依据既有水库的位置、以及既有导流洞的导流洞前段、导流洞中段以及导流洞后段的结构确定地下厂房、第一斜井、第二斜井的位置，其中导流洞前段与第一斜井构成引水隧洞，导流洞后段与第二斜井构成通风兼安全洞；步骤S2：利用导流洞前段及导流洞后段作为出渣通道，进行第一斜井、第二斜井开挖，并进行喷砼支护及二次衬砌施工；步骤S3：分别进行尾水隧洞、进场交通洞施工，并进行喷砼支护及二次衬砌施工；步骤S4：开挖排风兼输电竖井、排风兼输电平洞，施作初期支护及二次衬砌，并预留输线空间；步骤S5：进行地下厂房隧洞的开挖，并进行初期支护及二次衬砌，做好防渗措施；步骤S6：在地下厂房上安装疏水管道及发电机组，连接外部供电系统。优选的，既有导流洞的导流洞中段保持畅通结构，可用于后期维修通道，或用于机械储存仓。由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果如下：第一：本专利技术所提供的发电系统充分利用既有水库为储蓄系统，既有导流洞作为引水系统和通风兼安全洞，充分利用有限资源，降低了投资成本。第二：新建输水隧洞部分、安全通风洞部分与地下厂房通过斜井连接，可有效适应地形，保证地下厂房与既有水库间的势能差，便于通风同时，也利于地下厂房发电。第三：排风洞室兼排风和输电线布置通道，这有效遵循“少洞室，多整合”原则，充分发挥地形及既有条件优势，一方面解决输送电难题，一方面降低输送电成本，且能提高施工进度。第四：地下厂房发电由变电站进行转化为附近居民或工业供电，配套设有储能系统、分配系统，其中储能系统储存多余电能，解决高峰用电，分配系统解决电能分配问题，储能系统与分配系统互为补充。第五：本专利技术可将既有水利工程改建为发电及供电结构，充分利用既有水库为储蓄系统，既有导流洞作为引水系统和通风兼安全洞，充分利用有限资源，且新建引隧洞部分、安全通风洞部分与地下厂房通过斜井连接，可有效适应地形，保证地下厂房与既有水库间的势能差，便于通风同时，也利于地下厂房发电，排风洞室兼排风和输电线布置通道，这有效遵循“少洞室，多整合”原则，充分发挥地形及既有条件优势，一方面解决输送电难题，一方面降低输送电成本，且能提高施工进度，此外地下厂房发电由变电站进行转化为附近居民或工业供电，配套设有储能系统、分配系统，其中储能系统储存多余电能，解决高峰用电，分配系统解决电能分配问题，储能系统与分配系统互为补充。整个系统布置及施工较为常规，没有涉及高难度施工，利用已有技术均可解决，且各洞室间兼可同时施工，不会产生施工碰撞，施工较为灵活，可操作性高，且充分利用了现有资源，整合了能源，节省投资同时，也解决了居民或工业区高峰用电问题。
附图说明
为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。图1是本专利技术所提供的基于既有水利工程改建的发电供电系统的整体布置示意图；图2是本专利技术中地下厂房与既有导流洞、第一斜井、第二斜井的空间位置关系示意图；图3是本专利技术中居民或工业区用电流程示意图；图4是图2中接口A处大样示意图；图5是图2中接口B处大样示意图；图6是本专利技术提供的基于既有水利工程改建的发电供电系统的施工方法流程。附图标号说明：1、既有系统；101、既有水库；102、混凝土挡水坝；103、导流洞前段；104、导流洞中段；105、导流洞后段；2、发电系统；201、第一斜井；202、第二斜井；203、地下厂房；204、尾水隧洞；205、进场交通洞；206、排风兼输电竖井；207、排风兼输电平洞；208、压力钢管；209、通风管道；3、供电系统；301、变电系统；302、分配系统；303、储能系统；304、第一控制系统；305、第二控制系统；4、第一输电线；5、第二输电线；6、第三输电线；7、第四输电线；8、第五输电线；9、第六输电线；10、居民或工业区；11、支沟或冲沟；12、下游区域；13、山脊线。
具体实施方式
下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于既有水利工程改建的发电供电系统，包括既有水库(101)、以及设置在既有水库(101)上的混凝土挡水坝(102)、以及在既有水库(101)上设置的既有导流洞；其特征在于，还包括相互连接的发电系统(2)和供电系统(3)；既有导流洞沿水流方向依次包括导流洞前段(103)、导流洞中段(104)以及导流洞后段(105)；发电系统(2)包括设置在地下厂房(203)，在地下厂房(203)内设置有发电设备，地下厂房(203)通过第一斜井(201)与导流洞前段(103)连接；地下厂房(203)通过第二斜井(202)与导流洞后段(105)连接。2.如权利要求1所述的一种基于既有水利工程改建的发电供电系统，其特征在于：供电系统(3)包括变电系统(301)、分配系统(302)以及储能系统(303)；变电系统(301)与发电系统(2)中的发电设备连接用于高压电能转为安全电压；分配系统(302)与变电系统(301)相连用于分配居民或工业区(10)所需电能；储能系统(303)分别与变电系统(301)和分配系统(302)相连，用于储存变电系统(301)及分配系统(302)多余电能。3.如权利要求2所述的一种基于既有水利工程改建的发电供电系统，其特征在于：在分配系统(302)和储能系统(303)之间设置有第一控制系统(304)和第二控制系统(305)；第一控制系统(304)用于控制分配系统(302)电能并将多余电能传输于储能系统(303)储存，所述第二控制系统(305)用于控制储能系统(303)在高峰用电时为分配系统(302)补充电能。4.如权利要求3所述的一种基于既有水利工程改建的发电供电系统，其特征在于：所述储能系统(303)通过第二控制系统(305)直接向居民或工业区(10)供电。5.如权利要求1所述的一种基于既有水利工程改建的发电供电系统，其特征在于：所述第一斜井(201)与水平方向的夹角为θ，且55
°
≤θ≤60
°
，第一斜井(201)与导流洞前段(103)的横截面形状及尺寸相同。6.如权利要求1所述的一种基于既有水利工程改建的发电供电系统，其特征在于：所述第二斜井(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶永虎，申林辉，陈建新，吴强，黄帮有，
申请(专利权)人：中国水利水电建设工程咨询贵阳有限公司，
类型：发明
国别省市：