【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械储能，具体涉及一种基于深井和球腔的抽水储能系统及方法。
技术介绍
1、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，是规模化储能技术的标杆。但抽水储能对地形和地势、水源等自然资源和地理条件依赖严重，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。
2、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
1、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可利用资源不足、选址困难等问题，本专利技术提出了一种基于深井和球腔的抽水储能系统及方法，通过地下球腔的应用，省掉地下厂房，不仅大幅降低建设成本，还可以模块化、分布式友好推广；并与自然水源、城市景观水等结合，实现综合利用。本专利技术环境友好，系统本质安全，无污染，也可以在城市路边、公园边角等能打深井的地方实施，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。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于深井和球腔的抽水储能系统，包括深井、球腔、地上水库、水泵水轮机、输水管道、通道、输气管道、
4、优选的，所述深井是竖井或斜井。
5、优选的，所述深井是人工挖掘的或废弃的矿井。
6、优选的，所述深井的口径和深度根据储能量和功率选择，并与地上水库的容量匹配；所述球腔的容积根据储能量和功率选择，并与地上水库的容量匹配。
7、优选的，所述球腔是井下储水容器，采用钢筋混凝土材质或钢材。
8、优选的，所述球腔是可以是椭球腔；所述地上水库是自然水源、人工水库、堰塞湖或城市景观水池。
9、优选的，所述水泵水轮机的功率与系统储能量和功率匹配，水泵水轮机外设有防护装置，兼有水泵水轮机的防护和散热双重功能。
10、优选的，所述水泵水轮机安置于球腔的顶部。
11、优选的，所述深井中、球腔外注满水，并经过通道与上水库连通。
12、优选的，所述深井中和球腔可以在在上水库的下方，球腔经深井与上水库直接连通。本专利技术提供一种基于深井和球腔的抽水储能方法，工作原理与过程包括：
13、初始状态时，球腔中无水，闸门关闭，球腔通过输气管道与地面大气相通，确保球腔内气压与大气压相通；
14、当用电高峰、电网或用户需要电能时，所述控制中心首先打开闸门，然后启动水泵水轮机，地上水库的水流向球腔内并驱动水泵水轮机发电，电能经电缆和控制中心输送至电网或用户；当球腔内的水位上升至第一设定水位时关闭闸门、关停水泵水轮机，抽水储能系统完成发电。
15、当用电低谷、电网或用户需要储存电能时，控制中心打开闸门、启动水泵水轮机，利用电能把球腔内的水抽至地上水库内，以水的重力势能的方式进行能量存储；当球腔内部的水位下降至第二设定水位时关闭闸门、关停水泵水轮机，抽水储能系统完成充电。
16、本专利技术的有益效果：
17、本专利技术具有占地面积小、可分布式建设等特点，且通过地下球腔的应用，省掉地下厂房，不仅大幅降低建设成本，还可以模块化、分布式友好推广；并与自然水源、城市景观水等结合，实现综合利用，进一步降低建设成本，且环境友好，系统本质安全，无污染、选址灵活等优势。本专利技术也可以在城市路边、公园边角等能打深井的地方实施，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。
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1.一种基于深井和球腔的抽水储能系统，其特征在于，包括深井、球腔、基座、地上水库、水泵水轮机、输水管道、通道、输气管道、控制中心、电缆与测控线缆；所述球腔通过基座安置于深井的底部，所述输水管道插入球腔的底部，以与地上水库通过深井连通；所述水泵水轮机通过输水管道与球腔的底部连通，并通过深井与地上水库的连通；输气管道设置在球腔的顶部，并连通地上的大气；所述的控制中心安置于地面上，通过电缆及测控缆线与水泵水轮机相连，用于控制闸门的开合、抽水储能系统的启停、水泵水轮机的启停。
2.根据权利要求1所述的一种基于深井和球腔的抽水储能系统，其特征在于，所述深井是竖井或斜井。
3.根据权利要求1所述的一种基于深井和球腔的抽水储能系统，其特征在于，所述深井是人工挖掘的或废弃的矿井。
4.根据权利要求1所述的一种基于深井和球腔的抽水储能系统，其特征在于，所述深井的口径和深度根据储能量和功率选择，并与地上水库的容量匹配；所述球腔的容积根据储能量和功率选择，并与地上水库的容量匹配。
5.根据权利要求1所述的一种基于深井和球腔的抽水储能系统，其特征在于，所述
6.根据权利要求1所述的一种基于深井和球腔的抽水储能系统，其特征在于，所述水泵水轮机的功率和扬程与系统储能量和功率匹配，水泵水轮机外设有防护装置，兼有水泵水轮机的防护和散热双重功能。
7.根据权利要求1所述的一种基于深井和球腔的抽水储能系统，其特征在于，所述深井的井口设置井口封堵，所述井口封堵采用钢筋混凝土并预留检修通道。
8.根据权利要求1所述的一种基于深井和球腔的抽水储能系统，其特征在于，所述球腔的内直径与水泵水轮机的高度之和大于10米时，水泵水轮机安置在球腔下部的下沉井中。
9.根据权利要求1所述的一种基于深井和球腔的抽水储能系统，其特征在于，所述水泵水轮机安置于球腔的顶部。
10.根据权利要求1-9之一所述的一种基于深井和球腔的抽水储能系统的储能方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于深井和球腔的抽水储能系统，其特征在于，包括深井、球腔、基座、地上水库、水泵水轮机、输水管道、通道、输气管道、控制中心、电缆与测控线缆；所述球腔通过基座安置于深井的底部，所述输水管道插入球腔的底部，以与地上水库通过深井连通；所述水泵水轮机通过输水管道与球腔的底部连通，并通过深井与地上水库的连通；输气管道设置在球腔的顶部，并连通地上的大气；所述的控制中心安置于地面上，通过电缆及测控缆线与水泵水轮机相连，用于控制闸门的开合、抽水储能系统的启停、水泵水轮机的启停。
2.根据权利要求1所述的一种基于深井和球腔的抽水储能系统，其特征在于，所述深井是竖井或斜井。
3.根据权利要求1所述的一种基于深井和球腔的抽水储能系统，其特征在于，所述深井是人工挖掘的或废弃的矿井。
4.根据权利要求1所述的一种基于深井和球腔的抽水储能系统，其特征在于，所述深井的口径和深度根据储能量和功率选择，并与地上水库的容量匹配；所述球腔的容积根据储能量和功率选择，并与地上水库...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖立业，张京业，聂子攀，邱清泉，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：
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