基于深井的综合利用抽水储能系统技术方案

本发明专利技术属于机械储能技术领域，旨在解决现有的抽水储能系统建址困难、无法进行推广的问题，具体涉及一种基于深井的综合利用抽水储能系统，包括控制中心、地上储水系统、深井系统、抽水装置、水轮机和变压器，抽水装置、水轮机与地上的变压器的低压侧连接；当需要用电时，水轮机启动，从地上储水系统流向深井系统的水驱动水轮机发电，电能经变压器输送至电网；当用电低峰时，控制中心启动抽水装置，抽取深井系统内部的水至地上储水系统，以进行重力势能的存储；当深井系统内部的水下降至预设高度时关闭水轮机；该系统储能量大、占地面积小、可分布式建设，且环境友好，选址灵活，适合大规模推广。广。广。

【技术实现步骤摘要】
基于深井的综合利用抽水储能系统


[0001]本专利技术属于机械储能
，具体涉及一种基于深井的综合利用抽水储能系统。

技术介绍

[0002]大力发展可再生能源并实现清洁能源变革，是实现碳达峰、碳中和的重要途径。由于新能源发电受气候条件的影响，导致波动性大，其大规模并网将影响电网的稳定性，从而产生弃电现象。储能技术是有效解决新能源并网稳定性的重要技术途径，是绿色环保的新能源大规模高效开发利用、实现我国能源领域绿色可持续发展战略的重要保障。
[0003]抽水储能和压缩空气储能等物理储能技术具有安全可靠、可规模化、环境友好无污染以及经济性好等优势，抽水储能技术成熟，应用广泛。但抽水储能也存在很多不足，首先抽水储能对地形和地势依赖严重，不仅要有充足的水资源还要有很大地形落差用来修建上下游水库，且我国可修建抽水储能的地理资源极其有限，选址困难；修建面积大的上、下游水库会对生态环境造成很大破坏，且影响当地的生态系统；以上特点导致抽水蓄能系统无法广泛应用。
[0004]现有公开的专利方案中，利用废弃矿井提出了多种不同形式的抽水储能系统。但废弃矿井的选址受到限制，只能选择有废弃矿井的地方，且煤矿等废弃矿井因安全等问题国家管控严格；由于水的渗漏和浸泡等问题，废弃矿井的地下施工困难且费用高昂。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的抽水储能系统建址困难、无法进行大规模推广的问题，本专利技术提供了一种基于深井的综合利用抽水储能系统，包括控制中心、地上储水系统、深井系统、抽水装置、水轮机和变压器，所述地上储水系统、所述深井系统、所述抽水装置、所述水轮机、所述变压器均与所述控制中心信号连接；
[0006]所述抽水装置、所述水轮机通过电缆与所述变压器的低压侧连接；所述变压器装设于地面，所述变压器的容量、低压侧电压等级与所述抽水装置、所述水轮机的额定电压相匹配，所述变压器的高压侧电压等级与电网电压相匹配；
[0007]所述抽水装置通过输水管道系统连通所述地上储水系统、所述深井系统设置；
[0008]当需要用电时，所述控制中心启动所述水轮机，从所述地上储水系统流向所述深井系统底部的水驱动所述水轮机发电，电能经所述变压器输送至电网；当所述深井系统内部的水上升至第一设定高度时关闭所述水轮机，该储能系统完成放电；
[0009]当用电低峰时，所述控制中心启动所述抽水装置，抽取所述深井系统内部的水至所述地上储水系统，以进行重力势能的存储；当所述深井系统内部的水下降至第二设定高度时关闭所述水轮机，该储能系统完成充电。
[0010]在一些优选实施例中，所述深井系统的下方设置有无水独立腔室，所述抽水装置与所述水轮机设置于所述腔室；
[0011]所述输水管道系统包括第一输水管道和第二输水管道，所述第一输水管道设置于所述深井系统与所述腔室之间，所述第二输水管道设置于所述地上储水系统与所述腔室之间；
[0012]所述深井系统的底部开设有与所述第一输水管道连通的第一启闭口；所述地上储水系统的底部开设有与所述第二输水管道连通的第二启闭口；所述第一启闭口、所述第二启闭口均与所述控制中心信号连接；
[0013]当需要用电时，所述控制中心启动所述水轮机，从所述第一输水管道中流出的水驱动所述水轮机发电。
[0014]在一些优选实施例中，该储能系统还包括漂浮容器，所述漂浮容器漂浮设置于所述深井系统内部；
[0015]所述抽水装置与所述水轮机装设于所述漂浮容器的内部；
[0016]所述抽水装置的吸水管道一端位于所述深井系统的水面以下，另一端与所述地上储水系统连通；
[0017]所述水轮机的出水端的一端位于所述深井系统的水面以上，另一端与所述地上储水系统连通。
[0018]在一些优选实施例中，所述抽水装置和所述水轮机通过三通阀门共用一根管道与所述地上储水系统连通。
[0019]在一些优选实施例中，所述地上储水系统为城市中的景观水池或池塘。
[0020]在一些优选实施例中，所述地上储水系统为预设规模的游泳池，所述游泳池的内部预设高度处设置有水平防护网。
[0021]在一些优选实施例中，所述预设高度为1.8米。
[0022]在一些优选实施例中，所述深井系统的储能量的规模与所述地上储水系统的容量匹配设置。
[0023]在一些优选实施例中，所述抽水装置包括一台或多台水泵；
[0024]当所述水泵为多台时，多台所述水泵协同工作。
[0025]在一些优选实施例中，所述水轮机为一台为多台；
[0026]当所述水轮机为多台时，多台所述水轮机协同工作。
[0027]本专利技术提出了一种基于深井的综合利用抽水储能系统，具有储能量大、占地面积小、可分布式建设等特点，并与城市景观水或游泳池有机结合，实现综合利用，且环境友好，系统本质安全，无任何污染、选址灵活等优势。本专利技术可以在城市路边、公园边角等任何能打深井的地方都可以实施，选址灵活，适合在我国新能源集中的地区大规模推广，也适合在人口密集、用地紧张的城市区域分布式应用。
附图说明
[0028]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0029]附图1是本专利技术的第一种实施例的原理结构示意图；
[0030]附图2是本专利技术的第二种实施例的原理结构示意图。
[0031]附图标记说明：1、地上储水系统；2、深井系统；3、水泵；4、水轮机；5、变压器；6、电
缆；7、电网；8、输水管道系统；9、防护网；10、控制中心；11、漂浮容器。
具体实施方式
[0032]下面参照附图来描述本专利技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非旨在限制本专利技术的保护范围。
[0033]以下参照附图结合实施例进一步说明本专利技术。
[0034]参照附图1和附图2，本专利技术提供了一种基于深井的综合利用抽水储能系统，包括控制中心10、地上储水系统1、深井系统2、抽水装置、水轮机4和变压器5，地上储水系统1、深井系统2、水泵3、水轮机4、变压器5均与控制中心10信号连接；水泵3、水轮机4通过电缆6与变压器5的低压侧连接；变压器5装设于地面，变压器5的容量、低压侧电压等级与水泵3、水轮机4的额定电压相匹配，变压器5的高压侧电压等级与电网7电压相匹配；
[0035]水泵3通过输水管道系统8连通地上储水系统1、深井系统2设置；
[0036]当需要用电时，控制中心10启动水轮机4，从地上储水系统1流向深井系统2底部的水驱动水轮机4发电，电能经变压器5输送至电网7；当深井系统2内部的水上升至第一设定高度时关闭水轮机4，该储能系统完成放电；
[0037]当用电低谷时，控制中心启动水泵3，抽取深井系统1内部的水至地上储水系统2，以进行重力势能的存储；当深井系统1内部的水下降至第二设定高度时关闭水轮机4，该储能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于深井的综合利用抽水储能系统，其特征在于，包括控制中心、地上储水系统、深井系统、抽水装置、水轮机和变压器，所述地上储水系统、所述深井系统、所述抽水装置、所述水轮机、所述变压器均与所述控制中心信号连接；所述抽水装置、所述水轮机通过电缆与所述变压器的低压侧连接；所述变压器装设于地面，所述变压器的容量、低压侧电压等级与所述抽水装置、所述水轮机的额定电压相匹配，所述变压器的高压侧电压等级与电网电压相匹配；所述抽水装置通过输水管道系统连通所述地上储水系统、所述深井系统设置；当需要用电时，所述控制中心启动所述水轮机，从所述地上储水系统流向所述深井系统底部的水驱动所述水轮机发电，电能经所述变压器输送至电网；当所述深井系统内部的水上升至第一设定高度时关闭所述水轮机，该储能系统完成放电；当用电低峰时，所述控制中心启动所述抽水装置，抽取所述深井系统内部的水至所述地上储水系统，以进行重力势能的存储；当所述深井系统内部的水下降至第二设定高度时关闭所述水轮机，该储能系统完成充电。2.根据权利要求1所述的基于深井的综合利用抽水储能系统，其特征在于，所述深井系统的下方设置有无水独立腔室，所述抽水装置与所述水轮机设置于所述腔室；所述输水管道系统包括第一输水管道和第二输水管道，所述第一输水管道设置于所述深井系统与所述腔室之间，所述第二输水管道设置于所述地上储水系统与所述腔室之间；所述深井系统的底部开设有与所述第一输水管道连通的第一启闭口；所述地上储水系统的底部开设有与所述第二输水管道连通的第二启闭口；所述第一启闭口、所述第二启闭口均与所述控制中心信号连接；当需要...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖立业，张京业，邱清泉，聂子攀，王粟，唐文冰，郭文勇，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：