CN103206349B - 压缩气体蓄能电站装置 - Google Patents

Abstract

压缩气体蓄能电站装置，包括受能转换部分，液质柱状压强部分，隧洞式容积空间蓄存能量及恒压压强分级蓄能部分和能量释出发电共4部分。本发明是利用立井向地下延伸产生的深度落差，使立井内液质物体生成恒压压强后对井下隧洞空间实施压强，当有可转换为压缩气体能的能量需存储时，通过受能转换部分转换为压缩气体能注向隧洞进行能量存储，随着能量气体蓄存量的增加隧洞内液质自然被气体压向地面。当需释出能量时，地面液质自然流向隧洞压强气体排向汽轮发电机组发电，供网调峰。本发明是除高湖蓄能的又一大功容量新的蓄能方法，它可完全解决大功容能量蓄存问题，可解决风电.太阳能及电网等受调峰制约的瓶颈问题。

Description

压缩气体蓄能电站装置

(一)技术领域

本发明涉及一种储存压缩气体能量的蓄能电站装置。特别是涉及一种采用液质柱状自然恒压式隧洞大功容量蓄存气体能量的压缩气体蓄能调峰电站装置。

(二)背景技术

随着人类社会的快速进步和文明发展，整个世界对能源中电力量的需求越来越大。而越来越大的电力需求量同时也伴随着用电量的峰谷量差也越来越大。限于现有输供电网自身调峰能力有限，而现有高湖蓄能电站数量又寥寥可数，对整个电网调峰只能起到很小的一部分作用。所以，远远尚不能够满足当前和今后电网调峰的全部需求。又因高湖蓄能电站的建设受选址及对地质.地貌.地形和环境等诸多苛刻条件要求的限制，由此可供选址的条件非常稀缺。加之，又因抽4发3的能量转换效率低下和建设投资过大以及对环境的影响破坏等因素，其建成在用的蓄能电站现有的蓄能总量还远远满足不了全部电网调峰需要。因苦于能量蓄存方法和设施的严重不足，致使造成了众多风电场、太阳能电场等出现了大量弃电浪费现象，以及火电、核电因受调峰影响也经常要出现无功发电等浪费现象。因此讲，现有的大容量蓄能装置，除水库式发电和高湖水压式蓄能电站外尚未发现它例。水库蓄能是主要用于发电很难用于调峰，而高湖蓄能又存在上述条件要求苛刻及诸多不足和缺陷等原因。因此，现有蓄能方法和设施根本满足不了现有和将来广大电网的调峰需要，由此造成的资源浪费情况十分惊人，也因此在非常严重地阻碍着和制约着新能源之路的能源结构转换的发展。所以，世界的新能源转换事业正在急不可耐也迫不及待地期待和召唤着新的能量蓄存方法。而本技术适应了这个需要并解决了这个问题。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题是解决大小功容的能量蓄存和储能释能问题，针对所有凡可直接或通过技术方法将各种类型的能量转换为压缩气体能量的能量，都可通过本技术进行能量储存释放的能量蓄能发电装置。本技术主要是能为大中小型输供电网及各类电厂(场)提供能量蓄存的为解决电力电网调峰填谷需要的蓄能电站装置。它可对多种类型的能量进行转换并接受储存，当需释放能量时发出的电量和电压都是非常平稳的，是完全能够符合并保障电网受电安全的，可使风电太阳能电等类电场减小对自然条件及电网调峰等客观条件的影响和依赖，使之不再弃电，可使火电核电等类电厂余电超发电可存，不再受调峰限制而无功发电。另外，建站将不再受选址苛刻条件的限制，并可大幅提高现有蓄能过程中的能量输送和转换效率。在建设投资方面相对现有高湖蓄能电站它可大幅降低单位功率建设投资成本，而且不会对环境产生任何影响和破坏等优点，并且将来还会对海浪能发电的可行性提供了基础条件的液质柱状自然恒压式隧洞储存气体能量的压缩气体蓄能电站装置。

采用的技术措施是：

压缩气体蓄能电站装置，包括受能转换部分，液质柱状压强部分，隧洞式容积空间蓄存能量及恒压压强分级蓄能部分，能量释出发电部分。

受能转换部分，是将多种凡可转换为压缩气体能量的能量接受后，经能量转换站转换为压缩气体能量进行储存的部分，包括：一.对热力电厂等能够生产的高压蒸汽可直接接受后直接注向储气液隧洞对蒸汽实行能量储存，也可接受蒸汽后将蒸汽转换为空气压缩气体后注向储气液隧洞储存。二.对发电能、网电能、风电能、太阳电能等电能，通过电动等技术措施转换为压缩气体能后注向储气液隧洞实行能量储存。三.对液压能，是采用自然风能通过风轮机驱动液压泵产生液压能后，将液压能转换为空气压缩气体能后注向储气液隧洞实行能量储存的方法。四.对自然风能，是将自然风能通过风轮机直接驱动空气压缩机将自然风能转换为压缩气体能后再经功量压强调配站调压后注向储气液隧洞实行能量储存。五.对自然界所有可转换为压缩气体能的能量，只要可转换为压缩气体能后都可采用本装置实行接受后进行能量储存。

液质柱状压强部分，是利用地表向下的垂直深度使液质物体自然产生垂直柱式压强的原理用以保持储气液隧洞内压缩气体保持恒压稳定作用的部分，包括：地表蓄储池，闸门，垂直地下深度的液质柱状压强导流竖井或斜井，U型导流洞及漏斗导流池。

隧洞式容积空间蓄存能量及恒压压强分级蓄能部分，是利用地下隧洞的容积空间储存液体和气体的液进气出、气进液出的能量压强恒压储能部分，包括：采用地下隧洞容积空间储存能量的储气液隧洞，它分为：一.压强不可调的，单层单体单枝或单层多体多分枝密封的第一储气液隧洞。二.压强分级可调节的，多层单体单枝或多层多体多分枝密封的第一、第二蓄气液隧洞。

能量释出发电部分，是当电网需要填谷电量时将蓄存的能量释出进行发电向电网供电部分，包括：高压输气管、功量压强调配站、汽轮发电机。

本发明的优点是，可对多种类型的能量进行接受后储存，对接受蓄存的能量可全部完全释出，且蓄储能量大，调峰能力强，压强平稳，释出能量时可调等，因此，发出的电压非常平稳，并有停发电的开关机调度灵活、操作方便及时等优点，尤其当把现有的风力电机发电技术改为风液压或风空压机技术时，可倍数式的大幅降低风电场的单位建设投资和运营成本，也可为将来的海水能发电提供了可操作性的基础技术条件等等。总之，本发明之优点一言难数，最重要是它能为世界的能源革命和新能源的发展以及真正的世界能源结构转变是能做出巨大贡献的一项发明。

(四)附图说明

图1是本发明的一种实施例的形象结构流程示意图，(图的上部分是地面部分的主视形象示意部分，图的下部分是地下功能部分的结构剖面示意部分)。

(五)具体实施方式

压缩气体蓄能调峰电站装置，包括受能转换部分，液质柱状压强部分，隧洞式容积空间能量蓄存及恒压压强分级蓄能部分，能量释出发电部分。

受能转换部分包括：一.从火电4、核电5等类可生产高压蒸汽的设施所接受的高压蒸汽可直接输到功量压强调配站11、经进行压力调配后通过高压输气管14、输往第一储气液隧洞17-1或第二、三储气液隧洞17-2、17-3，进行蒸汽能量储存。二.从火电4、核电5等类能生产高压蒸汽的装置接受的高压蒸汽输往可将高压蒸汽转换为压缩空气气体的汽、气转换站10，经汽、气转换后输往功量压强调配站11，调配后通过高压输气管14输往储气液隧洞17-1、17-2、17-3储存。三.从风电2、太阳能电1所接受的电能和火电4、核电5的富余电能及电网7需要调峰储存的电能通过变电所13，电压调压都可输到可将电能转换为压缩气体能的电、气功能转换站8，将电能转换为压缩气体能后输往功量压强调配站11，经过压强调配后通过高压输气管14输往储气液隧洞17-1、17-2或17-3，进行能量储存。四.用自然风推动风轮机驱动液压泵技术的风液能机3产生的液压能输到可将高压液体能转换为压缩气体能的液、气功能转换站9，经液、气转换后输往功量压强调配站11、调配后通过高压输气管14输往储气液隧洞17-1、17-2或17-3，进行能量储存。五用自然风轮机驱动空气压缩机技术的风气能机6产生的压缩气体能直接输往功量压强调配站11，压强调配后通过高压输气管14输往储气液隧洞17-1、17-2或17-3进行能量储存。

液质柱状压强部分包括地表蓄液池16，池中的液质物体22自流，经闸门20流经导流洞21进入垂直深度的竖井或斜井15中，在井深的垂直深度中液质物体自然产生压力行成柱式恒压压强，再流经U型导流洞19、经漏斗导流池18进入储气液隧洞17-1、17-2或17-3，对储气液隧洞内蓄存气体实施恒压压强。

隧洞式容积空间能量蓄存及恒压压强分级蓄能部分包括：地下隧洞的容积空间蓄存液质和气体的第一至第三储气液隧洞17-1、17-2、17-3是对高压输气管14输来的能量进行能量储存的容器，可根据需储存的具体能量量和各种压强的不同要求，可设计压强不可调的单层单体和单层多体的液进气出、气进液出的恒压式第一储气液隧洞17-1、也可根据压强不同的具体需要设计分为多层单体和多层多体的恒压压强分层可调式的液进气出气进液出的恒压压强分级第一、第二储气液隧洞17-2、17-3等。

能量释出发电部分包括：当需要释放储存的能量时，储气液隧洞中的高压气体可通过高压输气管14输往功量压强调配站11，经压强调配后输往汽轮发电机12进行发电，经变电所13电压调压后向电网7进行对电网调峰供电。

Claims (4)

1.压缩气体蓄能电站装置，包括受能转换部分、液质柱状压强部分、隧洞式容积空间蓄存能量及恒压压强分级蓄能部分和能量释出发电共四个部分，受能转换部分包括能够接受来自火电(4)、核电(5)、风电(2)、太阳能电(1)、电网电(7)、风液能(3)、风空压能(6)多种能量进行转换调配的功量压强调配站(11)，电与气转换站(8)、汽与气转换站(10)、液与气转换站(9)；能量释出发电部分包括高压输气管(14)、功量压强调配站(11)、汽轮发电机(12)、变电所(13)；其特征在于：液质柱状压强部分包括地表蓄液池(16)、液质物体(22)、闸门(20)、导流洞(21)、竖井或斜井(15)、U型导流洞(19)、漏斗导流池(18)，其工艺流程是地表蓄液池(16)中的液质物体(22)经闸门(20)流经导流洞(21)，进入垂直深度的竖井或斜井(15)，使其在井深垂直深度中液质物体(22)产生自然的柱式压强，经U型导流洞(19)、漏斗导流池(18)进入第一储气液隧洞(17-1)或第二、三储气液隧洞(17-2、17-3)，对储气液隧洞内蓄存气体实施气、液自动进出交换的恒压气体蓄能工艺；隧洞式容积能量蓄存及恒压压强分级蓄能部分包括根据需要进行设计的各种容积空间的第一储气液隧洞(17-1)和可多层压强分级的第二、三储气液隧洞(17-2、17-3)，工艺流程是储气液隧洞内当压缩气体能量进入洞中时，随之储气液隧洞中的液质物体被排向地表蓄液池(16)，当需释能时地表蓄液池(16)中液质物体(22)自然流向储气液隧洞，垂压洞中储存的能量气体通过高压输气管(14)排出，供到汽轮发电机(12)发电。

2.根据权利要求1所述的压缩气体蓄能电站装置，其特征是利用液质物体的柱状高度自然产生底部压强的原理使储气液隧洞的空间产生了恒压压强，实现了当向储气液隧洞内注入能量气体时液质物体会自然排出涌向地表蓄液池(16)，当需释出能量时液质物体会自然进入储气液隧洞，能量气体会自然排出，通过高压输气管(14)释放能量供汽轮发电机(12)，发电的压强恒压稳定、液气进出自如、蓄存能量可释放完全。

3.根据权利要求1所述的压缩气体蓄能电站装置，其特征是使液质物体(22)对储气液隧洞产生自然压强的方式包括垂直于地下的立井方式、斜井方式、钻井管道方式、海洋沉箱方式和地面高山管道落差方式及超高建筑管道落差方式。

4.根据权利要求1或2所述的压缩气体蓄能电站装置，其特征是所采用的液质物体(22)包括天然淡水、海水及人工和非人工合成的化学液质物质。