CN114016479B - 一种压缩空气推水蓄能电站的实现方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压缩空气推水蓄能电站的实现方法及装置,其包括储水库、压缩空气推水井、调节控制阀、水轮发电机组,所述储水库建造在电负荷中心附近的水中,调节控制阀安装在储水库下端的壁面上,调节控制阀连接水轮发电机组,压缩空气推水井设置在储水库旁边用于将水推入储水库中,压缩空气推水井用于将水推入储水库中,水轮发电机组利用储水库内部的水进行发电,在电能富余时利用压缩空气推水井向储水库内部泵水实现蓄能,在电能需求时利用储水库内部的水发电实现放能,其不需要特殊的地形条件,只需设置在水中,极大拓宽了抽水蓄能电站的建设空间,调节更灵活,减少输送电线路投资和线损,效率是传统技术的抽水蓄能电站的数倍。
Description
技术领域
本发明属于发电蓄能技术领域,具体涉及一种压缩空气推水蓄能电站的实现方法及装置。
背景技术
抽水蓄能电站(pumped storage power station)利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库,在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。又称蓄能式水电站。它可将电网负荷低时的多余电能,转变为电网高峰时期的高价值电能,还适于调频、调相,稳定电力系统的周波和电压,且宜为事故备用,还可提高系统中火电站和核电站的效率。
为了保障电源端大型火电或核电机组能够长期稳定的在最优状态运行,需要配套建设抽水蓄能电站承担调峰调荷等任务,通过配套建设抽水蓄能电站,可降低核电机组运行维护费用、延长机组寿命;有效减少风电场并网运行对电网的冲击,提高风电场和电网运行的协调性以及电网运行的安全稳定性。
抽水蓄能是当前技术最成熟、经济性最优,最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源。发展抽水蓄能,是构建以新能源为主体的新型电力系统的迫切要求,是保证电力系统安全稳定运行的重要支撑,也是可再生能源大规模发展的重要保障,但现在的抽水蓄能电站,则必须选择在下水库附近可建上水库的高山顶盆地处,因而存在选址难度大,也距用电负荷中心较远,并且建设难度大、投资造价高,施工周期长达5年至8年;储发电效率只有65%~75%等缺陷。
随着我国新兴能源的大规模开发利用,抽水蓄能电站的配置由过去单一的侧重于用电负荷中心逐步向用电负荷中心、能源基地、送出端和落地端等多方面发展。现有的抽水蓄能电站由于地形以及成本等限制,已经不能满足多方面发展的需求,需要一种成本低、建设快、效率高的蓄能新设备和方式。
发明内容
为克服上述存在之不足,本发明的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力,不断改革与创新,提出了一种压缩空气推水蓄能电站的实现方法及装置,其不需要特殊的地形条件,只要是在有一定储水能力的湖泊、海洋、江河上即可建设,不但极大拓宽了抽水蓄能电站的建设空间,也因在用电负荷中心附近,几乎都有适宜于建设这种抽水蓄能电站的水域,也相应调节更灵活,也减少了输送电线路投资和线损。储水量是传统技术的抽水蓄能电站的数倍。并且相对于传统技术的抽水蓄能电站,抽水高度是随着储水高度变化的。经测算,可提高储发电比5%以上。几乎所有的构件都可在工厂内预制后,到现场装配即可,相对于传统技术的抽水蓄能电站建造方式,可加快建设进度5倍以上,建设造价也有所降低。建造在水中,几乎不占地,相对于传统技术的抽水蓄能电站,可减少占地90%以上。循环利用压缩空气,因而储发电效率是一般抽水蓄能电站的多倍,可相应提高能源利用效率。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是:提供一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置,其包括储水库、压缩空气推水井、调节控制阀、水轮发电机组,所述储水库建造在电负荷中心附近的水中,调节控制阀安装在储水库下端的壁面上,调节控制阀连接水轮发电机组,压缩空气推水井设置在储水库旁边用于将水推入储水库中。
根据本发明所述的一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置,其进一步的优选技术方案是:所述压缩空气推水井包括井体、电动机、空气压缩机、推水活塞体、进水阀,所述推水活塞体位于井体内部并随气压上下运动,进水阀连接在水面下的井体上,空气压缩机通过管道连接在井体最下端,电动机连接空气压缩机。
根据本发明所述的一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置,其进一步的优选技术方案是:所述空气压缩机与井体之间的管道上连接有电控阀。
根据本发明所述的一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置,其进一步的优选技术方案是:电动机、空气压缩机、电控阀设置在高于水面的位置,调节控制阀设置在接近但高于水面的位置。
根据本发明所述的一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置,其进一步的优选技术方案是:多个压缩空气推水井环绕储水库设置,推水井的数量与储水库的容量匹配。
根据本发明所述的一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置,其进一步的优选技术方案是:压缩空气推水井紧贴储水库设置,储水库与压缩空气推水井共用部分或全部壁面。
根据本发明所述的一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置,其进一步的优选技术方案是:所述储水库和压缩空气推水井均为直立的圆柱形容器,储水库和压缩空气推水井的侧壁的结构为:波纹板卷曲成为圆柱形,在波纹板形成的圆柱的外表面紧贴设置外模板,在波纹板形成的圆柱的内表面紧贴设置内模板,内模板及外模板间的空隙用混凝土进行填筑。
根据本发明所述的一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置,其进一步的优选技术方案是:所述波纹板、内模板与外模板的组合结构在工厂制作为预制件,内模板、外模板用螺栓固定在波纹板上。
一种压缩空气推水蓄能电站的实现方法,将储水库设置在水中,在储水库的下部的侧壁上连接调节控制阀,调节控制阀连接水轮发电机组,压缩空气推水井设置在储水库旁边用于将水推入储水库中,水轮发电机组利用储水库内部的水进行发电,在电能富余时利用压缩空气推水井向储水库内部泵水实现蓄能,在电能需求时利用储水库内部的水发电实现放能。
根据本发明所述的一种压缩空气推水蓄能电站的实现方法,其进一步的优选技术方案是:利用压缩空气推水井围成圆形,压缩空气推水井中间紧贴设置,利用压缩空气推水井位于圆形内侧的壁面共同构成储水库,在储水库上连接一个以上的水轮发电机组,压缩空气推水井的下部位于水面以下,利用设置在压缩空气推水井上的进水阀的开合实现进水时机的控制,利用设置在空气压缩机与压缩空气推水井之间的管道上的电控阀的开合实现进出气体的控制。
相比现有技术,本发明的技术方案具有如下优点/有益效果:
1、本发明的压缩空气推水蓄能电站不需要特殊的地形条件,只要是在有一定储水能力的湖泊、海洋、江河上即可建设,不但极大拓宽了抽水蓄能电站的建设空间,也因在用电负荷中心附近,几乎都有适宜于建设这种抽水蓄能电站的水域,也相应调节更灵活,也减少了输送电线路投资和线损。
2、本发明的压缩空气推水蓄能电站储水量是传统技术的抽水蓄能电站的数倍。并且相对于传统技术的抽水蓄能电站,抽水高度是随着储水高度变化的。经测算,可提高储发电比5%以上。
3、采用本发明的压缩空气推水蓄能电站建造技术,几乎所有的构件都可在工厂内预制后,到现场装配即可,相对于传统技术的抽水蓄能电站建造方式,可加快建设进度5倍以上,建设造价也有所降低。
4、因建造在水中,几乎不占地,相对于传统技术的抽水蓄能电站,可减少占地90%以上。
5、本发明的压缩空气推水蓄能电站,由于压缩空气的循环利用,因而储发电效率是一般抽水蓄能电站的多倍,可相应提高能源利用效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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获得其他相关的附图。
图1是本发明一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置的结构示意图。
图2是本发明一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置的俯视图。
图3是本发明一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置的储水库/压缩空气推水井的壁面结构示意图。
图中标记分别为:1.电动机 2.空气压缩机 3.电控阀 4.压缩空气推水井 5.储水库 6.调节控制阀 7.水轮发电机组 8.波纹板 9.混凝土 10.内模板 11.外模板 12.螺栓13.推水活塞体 14.进水阀。
具体实施方式
为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚,下面对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,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实施方式,都属于本发明保护的范围。因此,以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。
实施例1:
如图1所示,一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置,其包括储水库5、压缩空气推水井4、调节控制阀6、水轮发电机组7,所述储水库5建造在电负荷中心附近的水中,调节控制阀6安装在储水库5下端的壁面上,调节控制阀6连接水轮发电机组7,调节控制阀6用于控制发电时的水流流量,压缩空气推水井4设置在储水库5旁边用于将水推入储水库5中,压缩空气推水井4与储水库5之间上端可以设置对应的管道和缺口进行连接。
所述压缩空气推水井4包括井体、电动机1、空气压缩机2、推水活塞体、进水阀14,所述推水活塞体位于井体内部并随气压上下运动,进水阀14连接在水面下的井体上,空气压缩机2通过管道连接在井体最下端,电动机1连接空气压缩机2。所述空气压缩机2与井体之间的管道上连接有电控阀3。电动机1、空气压缩机2、电控阀3设置在高于水面的位置,调节控制阀6设置在接近但高于水面的位置,压缩空气推水井4的工作流程为:在电力富余时,压缩空气推水井4工作,首先关闭调节控制阀6、进水阀14,电控阀3打开,空气压缩机2不工作进行泄压,此时推水活塞体在井体内部下降,到达底部后,电控阀3关闭,推水活塞体保持不动,打开进水阀14,此时向井体内部进水,当井体内部的水量与外部水面平齐或达到预设值时,关闭进水阀14,电动机1、空气压缩机2工作,电控阀3打开,推水活塞体在井体内部向上运动,并带动进入的水上升,随着高度上升逐渐将水溢流进入储水库5中,推水活塞体到达顶部后所有水进入储水库5,电动机1、空气压缩机2停止工作,然后电控阀3控制进行泄压,推水活塞体下降开始循环工作,实现持续送水进入储水库5。
多个压缩空气推水井4环绕储水库5设置,推水井的数量与储水库5的容量匹配,实现快速储水的能力,同时设置多个水轮发电机组7,便于大量发电的需求,储水库5的容量、压缩空气推水井4的效率、压缩空气推水井4的数量、水轮发电机组7的装机容量、水轮发电机组7的数量等都是互相联系的数据,根据项目的实际需求进行设计。
如图3所示,所述储水库5和压缩空气推水井4均为直立的圆柱形容器,储水库5和压缩空气推水井4的侧壁的结构为:波纹板8卷曲成为圆柱形,在波纹板8形成的圆柱的外表面紧贴设置外模板11,在波纹板形成的圆柱的内表面紧贴设置内模板10,内模板10及外模板11间的空隙用混凝土9进行填筑。所述波纹板、内模板10与外模板11的组合结构在工厂制作为预制件,内模板10、外模板11用螺栓12固定在波纹板上,在现场施工中,先将已经在工厂预制为一体结构的波纹板8和外模板11形成的沉箱沉入水中,并将沉箱中的水及淤泥抽出,使储水库5/压缩空气推水井4的预制材料置于水底的稳定岩层,并在储水库5/压缩空气推水井4底浇筑入混凝土,然后在波纹板8及外模板11间的空隙用混凝土9进行填筑,将储水库5/压缩空气推水井4建到设计高度,安装好调节控制阀6及可变换为水泵的水轮发电机组7并在库边建设抽水蓄能水轮发电机房,抽水蓄能水轮发电机房用于容纳相关设备。
一种压缩空气推水蓄能电站的实现方法,将储水库5设置在水中,在储水库5的下部的侧壁上连接调节控制阀6,调节控制阀6连接水轮发电机组7,压缩空气推水井4设置在储水库5旁边用于将水推入储水库5中,水轮发电机组7利用储水库5内部的水进行发电,在电能富余时利用压缩空气推水井4向储水库5内部泵水实现蓄能,在电能需求时利用储水库5内部的水发电实现放能。将储水库5设置在水中实际上指的是便于取水和放水的地方,对本发明的实际的设置位置做适应性的修改也是可以的,如设置堤坝,将本发明设置在堤坝上等。在设置进水阀14时,是为了便于进水所以需要设置在低于水面的位置,利用高差自然进水,实际上是一个连通器的原理,其他合理的进水方式也是可以采用的。
在储水库5上连接一个以上的水轮发电机组7,压缩空气推水井4的下部位于水面以下,利用设置在压缩空气推水井4上的进水阀14的开合实现进水时机的控制,利用设置在空气压缩机2与压缩空气推水井4之间的管道上的电控阀3的开合实现进出气体的控制。
实施例2:如图2所示,在实施列1的基础上,利用压缩空气推水井4围成圆形,压缩空气推水井4中间紧贴设置,利用压缩空气推水井4位于圆形内侧的壁面共同构成储水库5,在储水库5上连接一个以上的水轮发电机组7,压缩空气推水井4的下部位于水面以下,利用设置在压缩空气推水井4上的进水阀14的开合实现进水时机的控制,利用设置在空气压缩机2与压缩空气推水井4之间的管道上的电控阀3的开合实现进出气体的控制。压缩空气推水井4紧贴储水库5设置,储水库5与压缩空气推水井4共用部分或全部壁面,这样设置可以节约大量的材料。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置,其特征在于,其包括储水库、压缩空气推水井、调节控制阀、水轮发电机组,所述储水库建造在电负荷中心附近的水中,调节控制阀安装在储水库下端的壁面上,调节控制阀连接水轮发电机组,压缩空气推水井设置在储水库旁边用于将水推入储水库中,所述压缩空气推水井包括井体、电动机、空气压缩机、推水活塞体、进水阀,所述推水活塞体位于井体内部并随气压上下运动,进水阀连接在水面下的井体上,空气压缩机通过管道连接在井体最下端,电动机连接空气压缩机,多个压缩空气推水井环绕储水库设置,推水井的数量与储水库的容量匹配,压缩空气推水井紧贴储水库设置,储水库与压缩空气推水井共用部分或全部壁面;所述储水库和压缩空气推水井均为直立的圆柱形容器,储水库和压缩空气推水井的侧壁的结构为:波纹板卷曲成为圆柱形,在波纹板形成的圆柱的外表面紧贴设置外模板,在波纹板形成的圆柱的内表面紧贴设置内模板,内模板及外模板间的空隙用混凝土进行填筑,所述波纹板、内模板与外模板的组合结构在工厂制作为预制件,内模板、外模板用螺栓固定在波纹板上。
2.根据权利要求1所述的一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置,其特征在于,所述空气压缩机与井体之间的管道上连接有电控阀。
3.根据权利要求2所述的一种压缩空气推水蓄能电站的实现装置,其特征在于,电动机、空气压缩机、电控阀设置在高于水面的位置,调节控制阀设置在接近但高于水面的位置。
4.一种压缩空气推水蓄能电站的实现方法,其特征在于,基于权利要求1所述的压缩空气推水蓄能电站的实现装置,将储水库设置在水中,在储水库的下部的侧壁上连接调节控制阀,调节控制阀连接水轮发电机组,压缩空气推水井设置在储水库旁边用于将水推入储水库中,水轮发电机组利用储水库内部的水进行发电,在电能富余时利用压缩空气推水井向储水库内部泵水实现蓄能,在电能需求时利用储水库内部的水发电实现放能。
5.根据权利要求4所述的一种压缩空气推水蓄能电站的实现方法,其特征在于,利用压缩空气推水井围成圆形,压缩空气推水井中间紧贴设置,利用压缩空气推水井位于圆形内侧的壁面共同构成储水库,在储水库上连接一个以上的水轮发电机组,压缩空气推水井的下部位于水面以下,利用设置在压缩空气推水井上的进水阀的开合实现进水时机的控制,利用设置在空气压缩机与压缩空气推水井之间的管道上的电控阀的开合实现进出气体的控制。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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