CN108643140A - 一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统及方法，该系统包括上水库、下水库、堤坝、机电硐室等；该方法包括：将下水库贮水待用；当风力或太阳能或发电站供大于求，导致电力系统出现剩余电量时，将部分电能输入机电硐室内，并驱动机电硐室内的可逆式抽水蓄能机组将下水库内的水抽到上水库内，将电能转换为水的重力势能，完成抽水蓄能；当风力或太阳能或发电站发电量供不应求，电力系统处于用电高峰时，打开已经完成抽水蓄能的上水库的引水隧洞，上水库内的水利用重力势能驱动机电硐室内的可逆式抽水蓄能机组进行发电，同时水沿引水隧洞和尾水隧洞进入下水库内，将水的重力势能转换成电能送回电网；第四步：重复，实现抽水蓄能循环。

Description

一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统及方法
技术领域
本发明属于退出露天矿再利用及清洁能源应用技术领域，具体涉及一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统及方法。
背景技术
露天矿退出后一般会进入闭坑复垦阶段，但由于矿山环境保护与恢复治理方案规划时限长，平整和植被修复慢，如不及时治理，露天采场边坡发生滑坡、崩塌地质灾害的可能性大，地质灾害危险性大，大坑中有多处经年不熄的自燃点，使得露天矿处于粉尘和烟雾之中，时刻威胁着周边工厂和居民的安全和生活。
抽水蓄能技术是目前技术最成熟的、应用最广泛的大规模储能技术，具有规模大、寿命长、运行费用低等优点。抽水蓄能电站的建设可提高风电和太阳能资源等可再生能源的利用和消纳，促进我国可再生能源的发展，减少化石燃料的消耗，减轻风电间歇性出力对电网的不利影响，保障电网的安全稳定经济运行。此外，抽水蓄能在调峰填谷、调频、调相、事故备用和黑启动等方面都具有明显的功效。
2017年3月，Prosper-Haniel煤矿的所有者德国煤炭巨头鲁尔集团(RAG) 与杜伊斯堡-埃森大学合作，计划将废弃井工煤矿建设成一个200MW抽水蓄能电站，电站将作为储能设施参与调峰，以弥补可再生能源电的波动性缺陷，建成后将满足超过40万户居民的日常用电需求，为该地区带来新的经济增长动力。目前国内外还没有利用废弃的露天矿进行抽水蓄能的研究。
利用露天矿进行抽水蓄能是将抽水蓄能技术与废弃露天矿坑相结合，利用露天矿坑与地面天然的地势差实现抽水蓄能，不仅可以获得传统抽水蓄能电站移峰填谷，提高电网运行的稳定性和可靠性，为电网提供调频、调相、事故备用等功能，同时为露天矿的闭坑治理提供了一条新的发展方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统及方法，其可解决移峰填谷、新能源领域电力储存、废弃露天矿再利用等问题，同时为露天矿井的闭坑治理提供了一条新的发展方向。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，包括上水库、下水库、堤坝、引水隧洞、尾水隧洞、机电硐室、调压室和拦污栅；其中，
上水库为露天矿坑回填区以上，是在回填区的基础上建成的人工蓄水池，下水库为露天矿底部遗留矿坑，堤坝设置在上水库和下水库之间，用于隔绝上水库和下水库，机电硐室设置在连通引水隧洞和尾水隧洞的洞室内，机电硐室内设置有可逆式抽水蓄能机组，引水隧洞一端连通至上水库，另一端与机电硐室一端连通，尾水隧洞一端连通至机电硐室另一端，另一端连通至下水库；调压室设置在机电硐室上游的引水隧洞上或机电硐室下游的尾水隧洞上，拦污栅设置在引水隧洞与上水库的连接口处以及尾水隧洞和下水库的连接口处。
本发明进一步的改进在于，上水库的底部始终高于下水库的水位最高点。
本发明进一步的改进在于，上水库和下水库的库底和边壁均设置有防渗保护措施。
本发明进一步的改进在于，引水隧洞和尾水隧洞均通过阀门和管道组合控制水的通断和流向。
本发明进一步的改进在于，调压室用于平稳由于抽水蓄能电站负荷变化在输水道中引起的流量和压力变化。
本发明进一步的改进在于，机电硐室与地面连接有通风和输运系统，用于与地面的通风以及行人和设备的输运。
一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的方法，该方法基于上述一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，包括以下步骤：
第一步：将下水库贮水待用；
第二步：当风力或太阳能或发电站供大于求，导致电力系统出现剩余电量时，将部分电能输入机电硐室内，并驱动机电硐室内的可逆式抽水蓄能机组将下水库内的水抽到上水库内，将电能转换为水的重力势能，完成抽水蓄能；
第三步：当风力或太阳能或发电站发电量供不应求，电力系统处于用电高峰时，打开已经完成抽水蓄能的上水库的引水隧洞，上水库内的水利用重力势能驱动机电硐室内的可逆式抽水蓄能机组进行发电，同时水沿引水隧洞和尾水隧洞进入下水库内，将水的重力势能转换成电能送回电网；
第四步：重复第二步和第三步，实现抽水蓄能循环。
本发明具有如下有益的技术效果：
1、本发明可有效利用废弃露天矿坑与地面天然的地势差，提高废弃矿井空间资源的利用率，降低闭坑的费用；
2、本发明不耗费额外的大量水源，只需要补充蒸发的少量水即可，对环境无污染，属于清洁能源的利用；
3、本发明有助于提高可再生能源大规模利用的电力系统稳定性,可以解决电力系统的调峰问题，提高电力系统的运行安全性和经济型；
4、可推动煤炭资源枯竭型城市转型发展。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1为上水库，2为下水库，3为堤坝，4为引水隧洞，5为尾水隧洞， 6为机电硐室，7为调压室，8为拦污栅。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明提供的一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，包括上水库1、下水库2、堤坝3、引水隧洞4、尾水隧洞5、机电硐室6、调压室 7和拦污栅8。
其中，上水库1为露天矿坑回填区以上，是在回填区的基础上建成的人工蓄水池，下水库2为露天矿底部遗留矿坑，堤坝3设置在上水库1和下水库2 之间，用于隔绝上水库1和下水库2，机电硐室6设置在连通引水隧洞4和尾水隧洞5的洞室内，机电硐室6内设置有可逆式抽水蓄能机组，引水隧洞4一端连通至上水库1，另一端与机电硐室6一端连通，尾水隧洞5一端连通至机电硐室6另一端，另一端连通至下水库2；调压室7设置在机电硐室6上游的引水隧洞4上或机电硐室6下游的尾水隧洞5上，拦污栅8设置在引水隧洞4与上水库1的连接口处以及尾水隧洞5和下水库2的连接口处。
所述上水库1的底部要始终高于下水库2的水位最高点。
所述上水库1和下水库2的库底和边壁均设置有防渗保护措施。
所述引水隧洞4和尾水隧洞5均通过阀门和管道组合控制水的通断和流向。
所述调压室7用于平稳由于抽水蓄能电站负荷变化在输水道中引起的流量和压力变化。
所述机电硐室6与地面连接有通风和输运系统，用于与地面的通风以及行人和设备的输运。
本发明提供的一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的方法，包括以下步骤：
第一步：将下水库2贮水待用；
第二步：当风力或太阳能或发电站供大于求，导致电力系统出现剩余电量时，将部分电能输入机电硐室6内，并驱动机电硐室6内的可逆式抽水蓄能机组将下水库2内的水抽到上水库1内，将电能转换为水的重力势能，完成抽水蓄能；
第三步：当风力或太阳能或发电站发电量供不应求，电力系统处于用电高峰时，打开已经完成抽水蓄能的上水库1的引水隧洞4，上水库1内的水利用重力势能驱动机电硐室6内的可逆式抽水蓄能机组进行发电，同时水沿引水隧洞4 和尾水隧洞5进入下水库2内，将水的重力势能转换成电能送回电网；
第四步：重复第二步和第三步，实现抽水蓄能循环。
以上结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，其特征在于，包括上水库(1)、下水库(2)、堤坝(3)、引水隧洞(4)、尾水隧洞(5)、机电硐室(6)、调压室(7)和拦污栅(8)；其中，
上水库(1)为露天矿坑回填区以上，是在回填区的基础上建成的人工蓄水池，下水库(2)为露天矿底部遗留矿坑，堤坝(3)设置在上水库(1)和下水库(2)之间，用于隔绝上水库(1)和下水库(2)，机电硐室(6)设置在连通引水隧洞(4)和尾水隧洞(5)的洞室内，机电硐室(6)内设置有可逆式抽水蓄能机组，引水隧洞(4)一端连通至上水库(1)，另一端与机电硐室(6)一端连通，尾水隧洞(5)一端连通至机电硐室(6)另一端，另一端连通至下水库(2)；调压室(7)设置在机电硐室(6)上游的引水隧洞(4)上或机电硐室(6)下游的尾水隧洞(5)上，拦污栅(8)设置在引水隧洞(4)与上水库(1)的连接口处以及尾水隧洞(5)和下水库(2)的连接口处。
2.根据权利要求1所述的一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，其特征在于，上水库(1)的底部始终高于下水库(2)的水位最高点。
3.根据权利要求1所述的一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，其特征在于，上水库(1)和下水库(2)的库底和边壁均设置有防渗保护措施。
4.根据权利要求1所述的一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，其特征在于，引水隧洞(4)和尾水隧洞(5)均通过阀门和管道组合控制水的通断和流向。
5.根据权利要求1所述的一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，其特征在于，调压室(7)用于平稳由于抽水蓄能电站负荷变化在输水道中引起的流量和压力变化。
6.根据权利要求1所述的一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，其特征在于，机电硐室(6)与地面连接有通风和输运系统，用于与地面的通风以及行人和设备的输运。
7.一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的方法，该方法基于权利要求1至6中任一项所述的一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，包括以下步骤：
第一步：将下水库(2)贮水待用；
第二步：当风力或太阳能或发电站供大于求，导致电力系统出现剩余电量时，将部分电能输入机电硐室(6)内，并驱动机电硐室(6)内的可逆式抽水蓄能机组将下水库(2)内的水抽到上水库(1)内，将电能转换为水的重力势能，完成抽水蓄能；
第三步：当风力或太阳能或发电站发电量供不应求，电力系统处于用电高峰时，打开已经完成抽水蓄能的上水库(1)的引水隧洞(4)，上水库(1)内的水利用重力势能驱动机电硐室(6)内的可逆式抽水蓄能机组进行发电，同时水沿引水隧洞(4)和尾水隧洞(5)进入下水库(2)内，将水的重力势能转换成电能送回电网；
第四步：重复第二步和第三步，实现抽水蓄能循环。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109356769A (zh) * 2018-11-30 2019-02-19 昆明理工大学 一种利用井下采空区、硐室进行抽水蓄能发电的系统及发电方法
CN109779820A (zh) * 2019-02-25 2019-05-21 中国矿业大学 一种废弃露天矿坑的综合利用系统和利用方法
WO2020087881A1 (zh) * 2018-10-30 2020-05-07 中国矿业大学(北京) 基于塌陷区的半地下抽水蓄能电站及其形成方法
CN111535270A (zh) * 2020-03-27 2020-08-14 浙江华东工程咨询有限公司 一种利用废弃矿坑建造的抽水储能电站
CN111827219A (zh) * 2020-07-20 2020-10-27 广西中科聚能环保投资有限公司 一种防洪及抽水蓄能电站的建造方法
WO2021004650A1 (de) * 2019-07-10 2021-01-14 Schmidt Boecking Horst Verfahren zur vorläufigen nutzung eines zumindest teilweise errichteten unteren reservoirs für ein unterwasser-pumpspeicherkraftwerk
WO2021005016A1 (de) * 2019-07-10 2021-01-14 Schmidt Boecking Horst Verfahren zur errichtung eines pumpspeicherkraftwerks in einer bodenvertiefung, insbesondere in einer tagebaugrube
CN114718796A (zh) * 2022-03-31 2022-07-08 中煤天津设计工程有限责任公司 一种利用退出井工煤矿工程和地下空间进行抽水蓄能的系统及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN208415203U (zh) * 2018-07-10 2019-01-22 中煤能源研究院有限责任公司 一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN208415203U (zh) * 2018-07-10 2019-01-22 中煤能源研究院有限责任公司 一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
买合木提•巴拉提: "动水条件下破损岩体边坡变形破坏机理与应用研究" *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020087881A1 (zh) * 2018-10-30 2020-05-07 中国矿业大学(北京) 基于塌陷区的半地下抽水蓄能电站及其形成方法
CN109356769A (zh) * 2018-11-30 2019-02-19 昆明理工大学 一种利用井下采空区、硐室进行抽水蓄能发电的系统及发电方法
CN109779820A (zh) * 2019-02-25 2019-05-21 中国矿业大学 一种废弃露天矿坑的综合利用系统和利用方法
CN109779820B (zh) * 2019-02-25 2023-09-01 中国矿业大学 一种废弃露天矿坑的综合利用系统和利用方法
WO2021004650A1 (de) * 2019-07-10 2021-01-14 Schmidt Boecking Horst Verfahren zur vorläufigen nutzung eines zumindest teilweise errichteten unteren reservoirs für ein unterwasser-pumpspeicherkraftwerk
WO2021005016A1 (de) * 2019-07-10 2021-01-14 Schmidt Boecking Horst Verfahren zur errichtung eines pumpspeicherkraftwerks in einer bodenvertiefung, insbesondere in einer tagebaugrube
CN111535270A (zh) * 2020-03-27 2020-08-14 浙江华东工程咨询有限公司 一种利用废弃矿坑建造的抽水储能电站
CN111827219A (zh) * 2020-07-20 2020-10-27 广西中科聚能环保投资有限公司 一种防洪及抽水蓄能电站的建造方法
CN114718796A (zh) * 2022-03-31 2022-07-08 中煤天津设计工程有限责任公司 一种利用退出井工煤矿工程和地下空间进行抽水蓄能的系统及方法

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