排水蓄能電站的制作方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及水力發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種依靠排水蓄能而對常規(guī)水力發(fā)電站、風力發(fā)電站、火力發(fā)電站過剩的電能進行蓄能，以調(diào)節(jié)電網(wǎng)用電平衡的排水蓄能電站。
【【背景技術】】
[0002]電力的生產(chǎn)、輸送和使用是同時發(fā)生的，一般情況下無法儲存。而實際中，電力負荷的需求卻瞬息萬變，一天之間，白天和前半夜的電力需求較高，而下半夜電力需求大大降低，有時在低谷時的電力需求只及高峰時的電力需求的一半或更少?；诖?，發(fā)電機組在負荷高峰時段要滿發(fā)，而在低谷時段要壓低出力，甚至暫時關閉，因此，發(fā)電站需采取一系列的措施來使相關發(fā)電設備按電力實際需求協(xié)調(diào)使用，以調(diào)節(jié)低谷時段與高峰時段的用電平衡。
[0003]抽水蓄能電站(又稱蓄能式水電站)是一種為了解決電網(wǎng)高峰、低谷時段供需矛盾，可以間接儲存電能的電站。抽水蓄能電站利用下半夜過剩的電力驅(qū)動水泵，將水從下水庫抽到上水庫儲存起來，然后在次日白天和前半夜將水放出發(fā)電，并流入下水庫。在整個運作過程中，雖然有部分能量會在轉(zhuǎn)化時流失，但相比之下，使用抽水蓄能電站仍然比增建煤電發(fā)電設備來滿足高峰用電而在低谷時壓荷、停機這種情況來得經(jīng)濟，更有效益。除此以夕卜，抽水蓄能電站還能擔負調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等動態(tài)功能。因而抽水蓄能電站既是電源點，又是電力用戶，并成為電網(wǎng)運行管理的重要工具，是確保電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定生產(chǎn)的支柱。如附圖1所示，抽水蓄能電站主要由上水庫、引水系統(tǒng)、水電廠和下水庫組成。在水電廠的上游和下游建有蓄水庫，在電力系統(tǒng)高峰負荷時期，利用上水庫的水通過引水系統(tǒng)閘門、管道和調(diào)壓井等設施，將上水庫中水的位能轉(zhuǎn)變成動能推動水輪機旋轉(zhuǎn)，帶動與水輪機同軸的發(fā)電機發(fā)電；在低谷負荷時期，將下水庫的水再通過引水系統(tǒng)閘門、管道和調(diào)壓井等設施抽回上水庫蓄積起來，此時發(fā)電機轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱訖C，水輪機轉(zhuǎn)變成水泵。對于抽水蓄能電站，由于其需建設上、下兩個水庫，因此其會對生態(tài)環(huán)境會造成一定的影響，有些甚至會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響和破壞:影響地質(zhì)環(huán)境、屁話植被和河流的生態(tài)系統(tǒng)、淹沒大量耕地，造成耕地資源的浪費，并會涉及移民問題。
[0004]隨著世界能源日益緊缺和全球變暖趨勢增強，作為節(jié)能減排的重要手段之一，世界風力發(fā)電發(fā)展迅速，技術不斷進步。與其他可再生能源相比，風力發(fā)電相對便宜，是我國重要的能源資源。但是風力發(fā)電受地域環(huán)境影響比較大，自然風存在隨機性和不穩(wěn)定等特點，大比重風電直接輸入電網(wǎng)可能對電網(wǎng)安全穩(wěn)定、經(jīng)濟運行帶來潛在風險，難以滿足電網(wǎng)對于電能質(zhì)量的要求。為了保證電網(wǎng)按照要求安全、穩(wěn)定和優(yōu)質(zhì)的運行，在將波動的風能引入到電網(wǎng)時必須采取適當?shù)目刂品椒?。在許多情況下，為了保證每年風力發(fā)電量電網(wǎng)中比較高的份額都需要采用蓄能系統(tǒng)。風電蓄能技術通過風電的轉(zhuǎn)換儲存，不僅可以向電網(wǎng)提供高品質(zhì)的電能，而且也可以增加風電的運行效益，從而提高風電在能源市場的競爭力。目前，儲存風能的模型有很多種，其中抽水蓄能是當前最經(jīng)濟、最成熟的大規(guī)模儲能裝置。它可以直接平衡風力發(fā)電廠輸出電力的波動。但是對于風能發(fā)電的抽水蓄能電站，其同樣需要淹沒大量耕地，且很難在沿海尋找合適場址。
[0005]總而言之，對于各種發(fā)電方式，為使相關發(fā)電設備按電力實際需求協(xié)調(diào)使用，其需設置儲能電站，而現(xiàn)有的抽水儲能電站則存在一定缺陷，容易對周邊生態(tài)環(huán)境造成負面影響。
【【實用新型內(nèi)容】】
[0006]本實用新型旨在解決上述問題，而提供一種架構(gòu)簡單、實施方便、可大大減少對生態(tài)環(huán)境造成不良影響的排水蓄能電站。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種排水蓄能電站，該電站在水灣設有攔水壩，所述攔水壩將所述水灣與攔水壩外水域分隔開而與水灣邊緣圍合出一水壩水庫，所述攔水壩設有用于利用水能發(fā)電的水輪發(fā)電機組和用于將所述水壩水庫中的水排至攔水壩外水域以使所述水壩水庫的水位低于攔水壩外水域的水位的排水泵，所述排水泵用于在電網(wǎng)用電低谷時將待蓄能發(fā)電站過剩的電能以水壩水庫與攔水壩外水域的水位差形式轉(zhuǎn)化成勢能進行儲存，使得在所述電網(wǎng)用電高峰時，所述水壩水庫與攔水壩外水域之間的水位差可驅(qū)動所述水輪發(fā)電機組發(fā)電并回饋至所述電網(wǎng)。
[0008]該方案中，所述水輪發(fā)電機組設于所述攔水壩的底部，所述排水泵設于所述水壩水庫與所述攔水壩外水域之間。
[0009]該方案中，所述排水泵設于所述攔水壩的頂部。
[0010]該方案中，所述排水泵設于所述攔水壩的底部，所述排水泵與所述水輪發(fā)電機組間隔設置。
[0011]該方案中，所述排水泵通過待蓄能發(fā)電站的電力進行驅(qū)動或通過待蓄能的風力發(fā)電站的變速齒輪箱進行驅(qū)動。
[0012]該方案中，所述待蓄能發(fā)電站包括水力發(fā)電站、風力發(fā)電站、火力發(fā)電站、太陽能發(fā)電站、核電發(fā)電站。
[0013]該方案中，所述攔水壩的高度大于10米，所述水輪發(fā)電機組包括水輪機和發(fā)電機組，所述水輪機的轉(zhuǎn)軸與所述發(fā)電機組的轉(zhuǎn)子連接。
[0014]此外，本實用新型還提供一種新方案，該方案在水灣設有攔水壩，所述攔水壩將所述水灣與攔水壩外水域分隔開而與水灣邊緣圍合出一水壩水庫，所述攔水壩設有用于將所述水壩水庫中的水排至攔水壩外水域以使所述水壩水庫的水位低于攔水壩外水域水位并可利用水能發(fā)電的可逆式水泵水輪機，該可逆式水泵水輪機在電網(wǎng)用電低谷將待蓄能發(fā)電站過剩的電能以水壩水庫與攔水壩外水域的水位差形式轉(zhuǎn)化成勢能進行儲存，使得在所述電網(wǎng)用電高峰時，所述水壩水庫與攔水壩外水域之間的水位差可驅(qū)動所述可逆式水泵水輪機發(fā)電并回饋至所述電網(wǎng)。
[0015]該方案中，所述可逆式水泵水輪機設于所述攔水壩的底部，其通過待蓄能發(fā)電站的電力進行驅(qū)動或通過待蓄能的風力發(fā)電站的變速齒輪箱進行驅(qū)動。
[0016]該方案中，所述待蓄能發(fā)電站包括水力發(fā)電站、風力發(fā)電站、火力發(fā)電站、太陽能發(fā)電站、核電發(fā)電站。
[0017]本實用新型的有益貢獻在于，其有效解決了上述問題。本實用新型通過在水灣附近建設攔水壩，利用攔水壩在水灣構(gòu)造出水壩水庫，通過水壩水庫與攔水壩外水域的水位差形成工作水頭，從而驅(qū)動設置在攔水壩底部的水輪發(fā)電機組發(fā)電。相比于現(xiàn)有技術，本實用新型的排水蓄能電站具有以下優(yōu)點:
[0018]1、本實用新型利用自然海洋作為攔水壩外水域，其功能相當于現(xiàn)有的抽水蓄能電站中的上水庫，但本實用新型的攔水壩外水域自然天成，無需占用耕地，不會破壞生態(tài)系統(tǒng)。
[0019]2、本實用新型的水壩水庫建造于海灣附近，其不會像現(xiàn)有的抽水蓄能電站一樣占用耕地，也不需安排周邊居民移民等，其實施更方便，而且還可以圍海造田，增加耕地，造福周邊居民。
[0020]3、現(xiàn)有的抽水蓄能電站的上水庫和下水庫距離較遠，引水系統(tǒng)較長，建筑費用高，且引水管道沿程阻力損失較大。而本實用新型的排水蓄能電站的水壩水庫與外部水域僅隔一座攔水壩，其排水管道距離短，管道建筑費用少，可大大降低經(jīng)濟成本，同時因沿程阻力損失增加的泵功也非常小，更易實施。
[0021 ] 4、現(xiàn)有的抽水蓄能電站的上水庫容量有限，其水位變化時對電站的發(fā)電量有很大影響，而本實用新型的排水蓄能電站由于依靠攔水壩外水域，而攔水壩外水域水量無窮，因此其不會制約電站的發(fā)電能力，從而使得本實用新型的排水蓄能電站發(fā)電量更大且更穩(wěn)定。
[0022]5、本實用新型的排水蓄能電站可方便與現(xiàn)有的待蓄能電站，如海上風電站匹配，方便蓄能，而不需像現(xiàn)有技術一樣需在沿海等地建造上水庫，從而使得本實用新型可不受地形、環(huán)保因素的影響，方便選址和施工。
【【附圖說明】】
[0023]圖1是【背景技術】中抽水蓄能電站的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是實施例1的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是實施例1的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是實施例2的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【【具體實施方式】】
[0027]為了更清楚地說明本實用新型的技術方案，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型的技術方案進行進一步詳細說明，顯而易見地，下面描述僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些實施例獲得其他的實施例。
[0028]實施例1
[0029]如圖2、圖3所示，為實現(xiàn)電力的儲存，使各發(fā)電機組可按電力實際需求協(xié)調(diào)使用，并降低對周圍生態(tài)環(huán)境的負面影響，本實用新型提出了一種新型的排水蓄能電站。本實用新型的排水蓄能電站通過在水灣附近建設攔水壩1，利用攔水壩I構(gòu)造出水壩水庫2，通過利用閑時的電力進行排水而使水壩水庫2的水位低于攔水壩外水域5的水位，從而可在用電高峰期利用水壩水庫2與攔水壩外水域5水位差形成工作水頭以驅(qū)動水輪發(fā)電機組3發(fā)電，進行達到蓄能目的，并同時減少電站對周圍生態(tài)環(huán)境的影響，使之更易于實施。本實用新型的排水蓄能電站可適用于對電能、風能或太陽能等多種自然能進行間接蓄能，其具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實施、對生態(tài)友好等特點。本發(fā)明的排水蓄