CN113339068A - 基于废弃煤矿矿洞资源的双重再利用储能供电系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种基于废弃煤矿矿洞资源的双重再利用储能供电系统，包括废弃煤矿矿洞，还包括矿洞积水储能供电系统和矿洞压缩空气储能供电系统；矿洞积水储能供电系统将废弃煤矿矿洞中的积水抽取进行高位储存并将高位水水位差转换成电能使用；矿洞压缩空气储能供电系统将空气压缩至高压并储存至废弃煤矿矿洞中，压缩空气储能供电系统在废弃煤矿矿洞内压缩空气释放过程中将空气压力能转换成电能。本方案开发废弃矿洞利用价值，实现抽水蓄能储能和压缩空气储能，对电力供应进行储能调节，提升电网灵活性和安全性，让废弃矿洞变成宝贵的资源，实现“变废为宝”。

Description

基于废弃煤矿矿洞资源的双重再利用储能供电系统
技术领域
本发明属于储能发电技术领域，具体涉及一种基于废弃煤矿矿洞资源的双重再利用储能供电系统。
背景技术
2021年4月，《国家发展改革委国家能源局关于加快推动新型储能发展的指导意见(征求意见稿)》正式公开征求意见。意见稿指出充分发挥大规模新型储能的作用，积极推动电网侧储能合理化布局，建设电网侧储能或风光储电站，提升大规模高比例新能源及大容量直流接入后系统灵活调节能力和安全稳定水平。我国计划2060年实现碳中和，不断降低高碳排放的煤在一次能源中的占比是大势所趋，因此大量存在多数矿洞处于关闭闲置状态的情况。废弃煤矿矿洞容易积水，需持续抽水，抽水量大，这为抽水蓄能储能提供了天然的使用条件。而且矿洞容积大，储存容积有保证，不用开挖创造储气系统，为压缩空气储能提供了天然的使用条件。因此有必要提出改进。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种基于废弃煤矿矿洞资源的双重再利用储能供电系统，本发明开发废弃矿洞利用价值，实现抽水蓄能储能和压缩空气储能，对电力供应进行储能调节，利用弃风弃光和低谷电力转化成水位高差和压缩空气的压力能进行储能，在需要时进行释放，做功产生电力，提升电网灵活性和安全性，让废弃矿洞变成宝贵的资源，实现“变废为宝”。
本发明采用的技术方案：基于废弃煤矿矿洞资源的双重再利用储能供电系统，包括废弃煤矿矿洞，还包括矿洞积水储能供电系统和矿洞压缩空气储能供电系统；所述矿洞积水储能供电系统将废弃煤矿矿洞中的积水抽取进行高位储存并将高位水水位差转换成电能使用；所述矿洞压缩空气储能供电系统将空气压缩至高压并储存至废弃煤矿矿洞中，所述矿洞压缩空气储能供电系统在废弃煤矿矿洞内压缩空气释放过程中将空气压力能转换成电能。
对上述技术方案的进一步限定，所述矿洞积水储能供电系统包括水泵、高位水箱和发电机组，所述水泵入水口通向废弃煤矿矿洞中的积水中，所述水泵出水口连接高位水箱入水口，所述高位水箱出水口连接发电机组，所述发电机组利用水位差能额冲击进行电力输出。
对上述技术方案的进一步限定，所述矿洞压缩空气储能供电系统包括压缩机、节流阀和膨胀机，所述压缩机的空气出口通向废弃煤矿矿洞中，所述节流阀的进气口通入废弃煤矿矿洞中，所述节流阀的出气口与膨胀机的进气口连接；所述废弃煤矿矿洞的压缩空气释放通过节流阀将压力降至膨胀机进口压力，所述膨胀机通过多级透平膨胀做功输出电力。。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本方案开发废弃矿洞利用价值，实现抽水蓄能储能和压缩空气储能，对电力供应进行储能调节，利用弃风弃光和低谷电力转化成水位高差和压缩空气的压力能进行储能，在需要时进行释放，做功产生电力，提升电网灵活性和安全性，让废弃矿洞变成宝贵的资源，实现“变废为宝”；
2、对于多数处于关闭闲置状态下的矿洞，依托矿洞资源建设先进储能系统，可对闲置矿洞进行治理、修复；相比电储能方式，降低储能成本；依托矿洞资源还可以节省压缩空气储能的储气空间，可以充分利用矿洞天然的积水量，将矿洞抽水的无用功变成水位压力，避免无用的抽水耗电量。
3、本方案通过大规模废弃煤矿矿洞资源再利用储能系统作为调节手段，实现小时级、日级、月级时间尺度的“源”、“荷”互动系统，可以根据风电、光伏日级的出力特性，改变运行方式，调整运行策略，实现小时级、日级的“源”、“荷”互动，具有启停灵活、负荷可调、控制方便等优点。
附图说明
图1为本发明的结构原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
请参阅图1，详述本发明的实施例。
基于废弃煤矿矿洞资源的双重再利用储能供电系统，包括废弃煤矿矿洞1，还包括矿洞积水储能供电系统2和矿洞压缩空气储能供电系统3；所述矿洞积水储能供电系统2将废弃煤矿矿洞1中的积水抽取进行高位储存并将高位水水位差转换成电能使用；所述矿洞压缩空气储能供电系统3将空气压缩至高压并储存至废弃煤矿矿洞1中，所述矿洞压缩空气储能供电系统3在废弃煤矿矿洞1内压缩空气释放过程中将空气压力能转换成电能。
具体的，所述矿洞积水储能供电系统2包括水泵2-1、高位水箱2-2和发电机组3-3，所述水泵2-1入水口通向废弃煤矿矿洞1中的积水中，所述水泵2-1出水口连接高位水箱2-2入水口，所述高位水箱2-2出水口连接发电机组3-3，所述发电机组3-3利用水位差能额冲击进行电力输出。
具体的，所述矿洞压缩空气储能供电系统3包括压缩机3-1、节流阀3-2和膨胀机3-3，所述压缩机3-1的空气出口通向废弃煤矿矿洞1中，所述节流阀3-2的进气口通入废弃煤矿矿洞1中，所述节流阀3-2的出气口与膨胀机3-3的进气口连接；所述废弃煤矿矿洞1的压缩空气释放通过节流阀3-2将压力降至膨胀机3-3进口压力，所述膨胀机3-3通过多级透平膨胀做功输出电力。
本发明工作原理为：当储能时，利用低谷电或弃风弃光电力驱动多级的压缩机3-1将空气压缩至高压并储存至废弃煤矿矿洞1中，同时将废弃煤矿矿洞1中积水抽到高位水箱2-2中，完成电能到空气压力能和水位高差的转换，实现电能的储存；当释能时，压缩空气从废弃煤矿矿洞1中释放并通过节流阀3-2将压力降至膨胀机3-3进口压力，随后通入多级透平膨胀做功，完成空气压力能到电能的转换。同时高位水箱2-2中水从高位往下，冲击发电机组3-3，进行水位高差到电能的转换。
本方案开发废弃矿洞利用价值，实现抽水蓄能储能和压缩空气储能，对电力供应进行储能调节，利用弃风弃光和低谷电力转化成水位高差和压缩空气的压力能进行储能，在需要时进行释放，做功产生电力，提升电网灵活性和安全性，让废弃矿洞变成宝贵的资源，实现“变废为宝”。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.基于废弃煤矿矿洞资源的双重再利用储能供电系统，包括废弃煤矿矿洞(1)，其特征在于：还包括矿洞积水储能供电系统(2)和矿洞压缩空气储能供电系统(3)；所述矿洞积水储能供电系统(2)将废弃煤矿矿洞(1)中的积水抽取进行高位储存并将高位水水位差转换成电能使用；所述矿洞压缩空气储能供电系统(3)将空气压缩至高压并储存至废弃煤矿矿洞(1)中，所述矿洞压缩空气储能供电系统(3)在废弃煤矿矿洞(1)内压缩空气释放过程中将空气压力能转换成电能。
2.根据权利要求1所述的基于废弃煤矿矿洞资源的双重再利用储能供电系统，其特征在于：所述矿洞积水储能供电系统(2)包括水泵(2-1)、高位水箱(2-2)和发电机组(2-3)，所述水泵(2-1)入水口通向废弃煤矿矿洞(1)中的积水中，所述水泵(2-1)出水口连接高位水箱(2-2)入水口，所述高位水箱(2-2)出水口连接发电机组(2-3)，所述发电机组(2-3)利用水位差能的冲击进行电力输出。
3.根据权利要求1所述的基于废弃煤矿矿洞资源的双重再利用储能供电系统，其特征在于：所述矿洞压缩空气储能供电系统(3)包括压缩机(3-1)、节流阀(3-2)和膨胀机(3-3)，所述压缩机(3-1)的空气出口通向废弃煤矿矿洞(1)中，所述节流阀(3-2)的进气口通入废弃煤矿矿洞(1)中，所述节流阀(3-2)的出气口与膨胀机(3-3)的进气口连接；所述废弃煤矿矿洞(1)内的压缩空气释放通过节流阀(3-2)将压力降至膨胀机(3-3)进口压力，所述膨胀机(3-3)通过多级透平膨胀做功输出电力。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113931693A (zh) * 2021-10-08 2022-01-14 中国科学院电工研究所 综合物理储能系统
CN115898740A (zh) * 2022-11-11 2023-04-04 武汉大学 一种用于废弃矿洞的压缩空气与水力发电联合储能系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2682966A1 (en) * 2009-10-20 2011-04-20 Sean D. Paterson Power storage and regeneration facility
CN107975388A (zh) * 2017-12-28 2018-05-01 葛帅帅 一种废弃井巷抽水储能的系统及方法
CN108916105A (zh) * 2018-07-09 2018-11-30 中国矿业大学 一种恒压压缩空气储能装置
CN108930627A (zh) * 2018-07-06 2018-12-04 西安交通大学 一种定压抽水压缩气体储能系统及储能方法
CN112065635A (zh) * 2020-08-14 2020-12-11 西安交通大学 一种基于废弃矿井的地下恒压压缩空气复合抽水储能系统及方法
CN112065634A (zh) * 2020-08-14 2020-12-11 西安交通大学 一种基于废弃矿井的地下抽水蓄能复合压缩空气储能系统及方法
CN112524060A (zh) * 2020-11-05 2021-03-19 东南大学 一种利用地下洞穴和单罐蓄能的恒压压缩空气储能系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2682966A1 (en) * 2009-10-20 2011-04-20 Sean D. Paterson Power storage and regeneration facility
CN107975388A (zh) * 2017-12-28 2018-05-01 葛帅帅 一种废弃井巷抽水储能的系统及方法
CN108930627A (zh) * 2018-07-06 2018-12-04 西安交通大学 一种定压抽水压缩气体储能系统及储能方法
CN108916105A (zh) * 2018-07-09 2018-11-30 中国矿业大学 一种恒压压缩空气储能装置
CN112065635A (zh) * 2020-08-14 2020-12-11 西安交通大学 一种基于废弃矿井的地下恒压压缩空气复合抽水储能系统及方法
CN112065634A (zh) * 2020-08-14 2020-12-11 西安交通大学 一种基于废弃矿井的地下抽水蓄能复合压缩空气储能系统及方法
CN112524060A (zh) * 2020-11-05 2021-03-19 东南大学 一种利用地下洞穴和单罐蓄能的恒压压缩空气储能系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113931693A (zh) * 2021-10-08 2022-01-14 中国科学院电工研究所 综合物理储能系统
CN115898740A (zh) * 2022-11-11 2023-04-04 武汉大学 一种用于废弃矿洞的压缩空气与水力发电联合储能系统

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