本發(fā)明涉及海上風(fēng)電，具體涉及一種基于海上風(fēng)電單樁群的抽水蓄能系統(tǒng)及使用方法。

背景技術(shù)：

1、海上風(fēng)力發(fā)電是新能源領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)，在海上風(fēng)電項(xiàng)目中，單樁基礎(chǔ)被廣泛采用，因其具有占地較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、施工快捷、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)。

2、常規(guī)抽水蓄能即利用水作為儲(chǔ)能介質(zhì)，通過(guò)電能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存和管理。常規(guī)的抽水蓄能電站一般結(jié)合山丘、河流或湖泊等場(chǎng)地條件，利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電能抽水至上水庫(kù)，在電力負(fù)荷高峰期再放水至下水庫(kù)發(fā)電?？蓪⒍嘤嚯娔苻D(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時(shí)期的高價(jià)值電能，適用于調(diào)頻、調(diào)相，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的周期和電壓。常規(guī)抽水蓄能是技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的儲(chǔ)能方式，是電力系統(tǒng)綠色低碳清潔靈活調(diào)節(jié)電源。

3、對(duì)于海上風(fēng)電來(lái)講，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)壽命一般為25至30年、但單樁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命一般為50年，單樁的壽命要高于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的壽命，這就導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組服役期滿后，單樁長(zhǎng)期閑置或拆除的問(wèn)題，存在著資源的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中海上風(fēng)機(jī)的單樁的壽命要高于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的壽命，這就導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組服役期滿后，單樁長(zhǎng)期閑置的問(wèn)題，存在著資源浪費(fèi)的缺陷，從而提供一種基于海上風(fēng)電單樁群的抽水蓄能系統(tǒng)及使用方法。

2、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于海上風(fēng)電單樁群的抽水蓄能系統(tǒng)，包括：

3、至少一根進(jìn)水單樁和至少一根蓄水單樁，所述進(jìn)水單樁和蓄水單樁分別部分插入于海床內(nèi)，所述進(jìn)水單樁內(nèi)設(shè)有第一容納空間，所述第一容納空間內(nèi)適于導(dǎo)入和容納海水，所述蓄水單樁設(shè)有第二容納空間，所述第二容納空間內(nèi)適于容納海水，所述第一容納空間的底面高度高于第二容納空間的底面高度；

4、引水隧洞，所述引水隧洞設(shè)有第一洞口和第二洞口，所述第一洞口與第一容納空間連通，所述第二洞口與第二容納空間連通，所述第一洞口的高度高于第二洞口的高度；

5、水輪發(fā)電機(jī)組，設(shè)于所述引水隧洞內(nèi)。

6、可選地，所述引水隧洞為傾斜設(shè)置，所述引水隧洞內(nèi)設(shè)有第一閘門。

7、可選地，所述進(jìn)水單樁的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水口和運(yùn)維出水口，所述進(jìn)水口低于海面，所述出水口的高度高于海面的高度，每一所述進(jìn)水口設(shè)有進(jìn)水閥，所述出水口設(shè)有出水閥。

8、可選地，所述蓄水單樁內(nèi)排水泵和排水管，所述蓄水單樁設(shè)有排水口，所述排水口設(shè)有排水閥，所述排水口高于海面，所述排水管的抽水口設(shè)于第二容納空間的底部。

9、可選地，所述蓄水單樁的第二容納空間的底部設(shè)有封底或地下洞庫(kù)，所述第一容納空間的底部設(shè)有封底。

10、可選地，所述第一容納空間內(nèi)設(shè)有第一安裝平臺(tái)，所述第一安裝平臺(tái)設(shè)于海面的上方，所述第一安裝平臺(tái)上設(shè)有第一控制箱。

11、可選地，所述第二容納空間內(nèi)設(shè)有第二安裝平臺(tái)，所述第二安裝平臺(tái)上設(shè)有排水泵。

12、可選地，相鄰的所述蓄水單樁間設(shè)有蓄水隧洞，所述蓄水隧洞內(nèi)設(shè)有水輪發(fā)電機(jī)組，所述蓄水隧洞內(nèi)設(shè)有第二閘門。

13、可選地，所述進(jìn)水單樁和蓄水單樁的頂部設(shè)有發(fā)電組件或儲(chǔ)能組件，所述發(fā)電組件或儲(chǔ)能組件與變電站連接。

14、一種基于海上風(fēng)電單樁群的抽水蓄能系統(tǒng)的使用方法，平時(shí)，導(dǎo)入海水至第一容納空間；當(dāng)電網(wǎng)需要發(fā)電時(shí)，第一容納空間與進(jìn)水單樁外部連通，進(jìn)水單樁外部的海水和第一容納空間內(nèi)的海水經(jīng)引水隧洞的第一洞口進(jìn)入，沖擊水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，到達(dá)第二洞口進(jìn)入第二容納空間內(nèi)。

15、本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

16、1.本發(fā)明提供的基于海上風(fēng)電單樁群的抽水蓄能系統(tǒng)，包括：至少一根進(jìn)水單樁和至少一根蓄水單樁，進(jìn)水單樁和蓄水單樁分別部分插入于海床內(nèi)，進(jìn)水單樁內(nèi)設(shè)有第一容納空間，第一容納空間內(nèi)適于導(dǎo)入和容納海水，蓄水單樁設(shè)有第二容納空間，第二容納空間內(nèi)適于容納海水，第一容納空間的底面高度高于第二容納空間的底面高度；引水隧洞，引水隧洞設(shè)有第一洞口和第二洞口，第一洞口與第一容納空間連通，第二洞口與第二容納空間連通，第一洞口的高度高于第二洞口的高度；水輪發(fā)電機(jī)組，設(shè)于引水隧洞內(nèi)。

17、平時(shí)，導(dǎo)入海水至第一容納空間；當(dāng)電網(wǎng)需要發(fā)電時(shí)，第一容納空間與進(jìn)水單樁外部連通，進(jìn)水單樁外部的海水和第一容納空間內(nèi)的海水經(jīng)引水隧洞的第一洞口進(jìn)入沖擊水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，到達(dá)第二洞口進(jìn)入第二容納空間內(nèi)。通過(guò)設(shè)置引水隧洞，使得進(jìn)水單樁的第一容納空間和蓄水單樁的第二容納空間進(jìn)行連通，利用第一洞口和第二洞口的高度差，利用海水的機(jī)械能對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行沖擊，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電功能，以將發(fā)出的電輸送給電網(wǎng)。當(dāng)電網(wǎng)有多余電能時(shí)，將蓄水單樁和蓄水隧洞中的海水排入海洋中，通過(guò)設(shè)置進(jìn)水單樁、蓄水單樁和引水隧洞，結(jié)合海洋環(huán)境和單樁群，構(gòu)造抽水蓄能系統(tǒng)，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組服役到期后直至單樁壽命到期，解決了單樁長(zhǎng)期閑置或需要拆除的問(wèn)題，同時(shí)，還可為電網(wǎng)提供發(fā)電、調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相等服務(wù)。

18、2.本發(fā)明提供的基于海上風(fēng)電單樁群的抽水蓄能系統(tǒng)，引水隧洞為傾斜設(shè)置，引水隧洞內(nèi)設(shè)有第一閘門，傾斜設(shè)置的引水隧洞以連接起第一容納空間的底部和第二容納空間的底部。

19、3.本發(fā)明提供的基于海上風(fēng)電單樁群的抽水蓄能系統(tǒng)，進(jìn)水單樁的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水口和運(yùn)維出水口，進(jìn)水口低于海面，運(yùn)維出水口高于海面，進(jìn)水口設(shè)有進(jìn)水閥，運(yùn)維出水口設(shè)有出水閥，進(jìn)水口連通有進(jìn)水管，運(yùn)維出水口連通有運(yùn)維排水管。通過(guò)設(shè)置單樁群的抽水蓄能系統(tǒng)，在電力富余時(shí)，運(yùn)用富余的電力將進(jìn)水單樁、引水隧洞及容納空間中海水提升，通過(guò)運(yùn)維排水管和運(yùn)維出水口排到海里；在需要發(fā)電時(shí)，將進(jìn)水口閥門打開，讓海水經(jīng)進(jìn)水管進(jìn)入單樁內(nèi)部，流經(jīng)水輪發(fā)電機(jī)，進(jìn)行發(fā)電。進(jìn)水口低于海面，海面高程隨天文、氣象等因素變化，保證有進(jìn)水口始終位于海面下方。

20、4.本發(fā)明提供的基于海上風(fēng)電單樁群的抽水蓄能系統(tǒng)，蓄水單樁內(nèi)排水泵和排水管，排水管設(shè)有排水口，排水口設(shè)有排水閥，排水口高于海面，使排水口高于海面進(jìn)行排水，排水管的抽水口設(shè)于第二容納空間的底部。

21、5.本發(fā)明提供的基于海上風(fēng)電單樁群的抽水蓄能系統(tǒng)，蓄水單樁的第二容納空間的底部設(shè)有封底或地下洞庫(kù)，通過(guò)封底保證第二容納空間底部的密封性，地下洞庫(kù)容納更多的海水。第一容納空間的底部設(shè)有封底，以使第一容納空間保持密封性。

22、6.本發(fā)明提供的基于海上風(fēng)電單樁群的抽水蓄能系統(tǒng)，第一容納空間內(nèi)設(shè)有第一安裝平臺(tái)，第一安裝平臺(tái)設(shè)于海面的上方，第一安裝平臺(tái)上設(shè)有第一控制箱，通過(guò)第一控制箱對(duì)進(jìn)水單樁內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制。

23、7.本發(fā)明提供的基于海上風(fēng)電單樁群的抽水蓄能系統(tǒng)，第二容納空間內(nèi)設(shè)有第二安裝平臺(tái)，第二安裝平臺(tái)上設(shè)有排水泵，第二控制箱對(duì)排水泵進(jìn)行控制。

24、8.本發(fā)明提供的基于海上風(fēng)電單樁群的抽水蓄能系統(tǒng)，相鄰的蓄水單樁間設(shè)有蓄水隧洞，蓄水隧洞內(nèi)設(shè)有水輪發(fā)電機(jī)組，蓄水隧洞內(nèi)設(shè)有第二閘門。相鄰的兩根蓄水單樁內(nèi)的海水的高度差由第二閘門控制，通過(guò)打開蓄水隧洞內(nèi)的第二閘門，實(shí)現(xiàn)海水對(duì)蓄水隧洞內(nèi)水輪發(fā)電機(jī)組的沖擊，進(jìn)行發(fā)電。

25、9.本發(fā)明提供的基于海上風(fēng)電單樁群的抽水蓄能系統(tǒng)，進(jìn)水單樁和蓄水單樁的頂部設(shè)有發(fā)電組件或儲(chǔ)能組件，所述發(fā)電組件或儲(chǔ)能組件與變電站連接，通過(guò)與抽水蓄能系統(tǒng)的水輪發(fā)電機(jī)組配合，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、蓄能等功能，從而最大限度地提升單樁的利用價(jià)值。