本實用新型屬于電力儲能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電力儲能是指通過介質(zhì)或設(shè)備把多余的電力存儲起來，在需要時再釋放出來的過程。近年來，為適應(yīng)風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源、可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用的需要；提高常規(guī)電力系統(tǒng)及能源系統(tǒng)綜合利用效率的需要；保障電力和能源供應(yīng)安全性的需要，電力儲能技術(shù)競相涌現(xiàn)，發(fā)展迅猛。

根據(jù)能量轉(zhuǎn)換形式，電力儲能技術(shù)總體上可分為物理儲能、化學(xué)儲能和電磁儲能。物理儲能方式主要有抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能和冰蓄冷；化學(xué)儲能主要有鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池和鈉硫電池等；電磁儲電主要有超級電容和超導(dǎo)儲能等。目前，已在大規(guī)模商業(yè)系統(tǒng)中運行的電力儲能系統(tǒng)只有抽水蓄能和壓縮空氣兩種，其中，抽水蓄能因其具有技術(shù)成熟、效率高、容量大、蓄能周期長等優(yōu)點，成為目前廣泛使用的電力儲能系統(tǒng)。

抽水蓄能是在電力系統(tǒng)用電負(fù)荷低谷時段，通過水泵將水從低位水庫送到高位水庫，將電能轉(zhuǎn)化為水的勢能存儲起來，在用電高峰時，水從高位水庫排放到低位水庫驅(qū)動水輪機(jī)做功發(fā)電。抽水蓄能電站的全壽命周期可達(dá)40年以上，其綜合效率一般為70-80％。但是，傳統(tǒng)的抽水蓄能系統(tǒng)需要特殊的地理條件建造上下兩個蓄水池，初期投資巨大，建設(shè)周期長(一般約5-15年)。此外，傳統(tǒng)的抽水蓄能系統(tǒng)利用淡水作為運行工質(zhì)，系統(tǒng)對淡水資源的依賴較大，這對于一些淡水資源匱乏的島國、城市等適用性較小。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種利用海底壓力儲能釋能的抽水蓄能系統(tǒng)，以解決以上所述的至少一項技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的抽水蓄能系統(tǒng)，利用海底壓力能進(jìn)行電力儲存。

具體的說，本實用新型為實現(xiàn)其技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為：

一種利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)，包括存儲容器、海水抽水蓄能機(jī)組和壓力管道，其特征在于：

所述存儲容器設(shè)置于海底，包括第一開口端，第一開口端連接至壓力管道，所述壓力管道上設(shè)置有閥門；

所述海水抽水蓄能機(jī)組設(shè)置于海底且連接至所述壓力管道上，所述海水抽水蓄能機(jī)組包括與壓力管道連接的流體機(jī)械以及與所述流體機(jī)械傳動連接的電動/發(fā)電機(jī)。

根據(jù)本實用新型的一具體實施方案，所述的利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)，其存儲容器還包括一第二開口端，第二開口端經(jīng)通氣管道與海平面上方的大氣連通。

根據(jù)本實用新型的一具體實施方案，所通氣管道上設(shè)置有調(diào)壓閥門。

根據(jù)本實用新型的一具體實施方案，對于利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)，其海水抽水蓄能機(jī)組中設(shè)置有與電動/發(fā)電機(jī)連接的變速調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

根據(jù)本實用新型的一具體實施方案，所述的利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)，其壓力管道連通海水的入口處設(shè)置有攔污柵。

根據(jù)本實用新型的一具體實施方案，所述的利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)，其存儲容其形狀為球形或圓柱形；優(yōu)選的，所述存儲容器為一個或多個，相互平行排列。

根據(jù)本實用新型的一具體實施方案，所述的利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)，其存儲容器和海水抽水蓄能機(jī)組用樁、注漿、吸力錨或壓載物直接壓制固定在海底。

根據(jù)本實用新型的一具體實施方案，所述的利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)，其電動/發(fā)電機(jī)按照電動機(jī)模式工作時，其驅(qū)動電源為火力發(fā)電、核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電、水電或潮汐發(fā)電等其中的一種或多種。

根據(jù)本實用新型的一具體實施方案，所述的利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)，其海水抽水蓄能機(jī)組為四機(jī)分置式海水抽水蓄能機(jī)組、三機(jī)串聯(lián)式海水抽水蓄能機(jī)組或二機(jī)可逆式海水抽水蓄能機(jī)組；優(yōu)選的，所述海水抽水蓄能機(jī)組至少為1個。

根據(jù)本實用新型的一具體實施方案，所述的利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)，其流體機(jī)械包括多臺水泵、水輪機(jī)或可逆式水泵水輪機(jī)，所述多臺水泵、水輪機(jī)或可逆式水泵水輪機(jī)為串聯(lián)或并聯(lián)形式；并聯(lián)形式中，各分軸與主驅(qū)動軸動連接。

通過上述技術(shù)方案可以看出，本實用新型的有益效果在于：

(1)通過將整個系統(tǒng)置于海底，利用海底的壓力能來進(jìn)行電力儲存，與傳統(tǒng)的抽水蓄能系統(tǒng)相比，可有效的克服其選址困難、水位變幅大、對淡水資源依賴大、對環(huán)境影響大、成本較高等問題，適用于臨近海邊淡水資源匱乏的島國和城市；

(2)同時，電動/發(fā)電機(jī)按照電動機(jī)模式工作時，適用于各種類型的電源，具有廣闊的應(yīng)用前景；

(3)通過該發(fā)電系統(tǒng)，在蓄能時通過電纜將多余的電能輸送到海水抽水蓄能機(jī)組，通過水泵或可逆式水泵水輪機(jī)將存儲容器中的海水排空，從而將電能轉(zhuǎn)化為水的勢能存儲起來；

(4)通過在儲能容器上設(shè)置經(jīng)通氣管道與海平面上方的大氣連通的第二開口端，并且通氣管道上設(shè)置有調(diào)壓閥門，經(jīng)調(diào)整調(diào)壓閥門可以調(diào)節(jié)容器內(nèi)的壓力。

附圖說明

圖1為本實用新型的利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)的實施例1結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型的利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)的實施例2結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中各標(biāo)號為：

1、壓力管道；2、壓力管道入口閥門；10、調(diào)壓閥門；3、可逆式水泵水輪機(jī)；4、海水抽水蓄能機(jī)組；5、可逆式電動發(fā)電機(jī)；6、閥門；7、存儲容器；8、通氣管道；9、海平面；11、海底。

具體實施方式

本實用新型的基本構(gòu)思在于，提供一種利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)，包括存儲容器、海水抽水蓄能機(jī)組和壓力管道，所述存儲容器設(shè)置于海底，包括第一開口端，第一開口端連接至壓力管道，壓力管道上設(shè)置有閥門；所述海水抽水蓄能機(jī)組也設(shè)置于海底且連接至壓力管道上，包括流體機(jī)械以及與所述流體機(jī)械傳動連接的電動/發(fā)電機(jī)。通過將整個系統(tǒng)置于海底，利用海底的壓力能來進(jìn)行電力蓄能和釋能。

蓄能時，所述電動/發(fā)電機(jī)按照電動機(jī)模式工作，所述電動/發(fā)電機(jī)帶動流體機(jī)械旋轉(zhuǎn)，所述流體機(jī)械將存儲容器中的海水經(jīng)閥門、壓力管道輸運至所述海洋中；釋能時，所述電動/發(fā)電機(jī)按照發(fā)電機(jī)模式工作，海水在海底和存儲容器內(nèi)壓力差的驅(qū)動下帶動流體機(jī)械旋轉(zhuǎn)，所述流體機(jī)械帶動電動/發(fā)電機(jī)發(fā)電，海水經(jīng)流體機(jī)械、壓力管道、閥門回流至存儲容器。

其中，對于存儲容器，其還可以包括一第二開口端，第二開口端經(jīng)通氣管道與海平面上方的大氣連通。在通氣管道上設(shè)置有調(diào)壓閥門，便于調(diào)節(jié)所述存儲容器內(nèi)的壓力。

優(yōu)選的，存儲容器其形狀為球形、圓柱形等形狀；還優(yōu)選的，存儲容器為一個或多個，相互平行排列。

優(yōu)選的，存儲容器可以由預(yù)制混凝土和高強(qiáng)度鋼板中的一種或多種制成。

其中，對于海水抽水蓄能機(jī)組，其還可以設(shè)置有變速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述變速調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過改變所述電動/發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使流體機(jī)械在負(fù)荷變化時仍能在高效工況下運行。

其海水抽水蓄能機(jī)組可以為四機(jī)分置式海水抽水蓄能機(jī)組、三機(jī)串聯(lián)式海水抽水蓄能機(jī)組或二機(jī)可逆式海水抽水蓄能機(jī)組。

流體機(jī)械可以設(shè)置多臺水泵、水輪機(jī)或可逆式水泵水輪機(jī)，所述多臺水泵、水輪機(jī)或可逆式水泵水輪機(jī)為串聯(lián)或并聯(lián)形式；并聯(lián)形式中，各分軸與主驅(qū)動軸動連接。

優(yōu)選的，水泵是葉輪式泵或容積式泵，所述葉輪式泵為軸流式泵、混流式泵和離心式泵，所述容積式泵為齒輪泵、螺桿泵、羅茨泵和滑片泵。

優(yōu)選的，水輪機(jī)是沖擊式水輪機(jī)或反擊式水輪機(jī)，所述沖擊式水輪機(jī)為水斗式水輪機(jī)、斜擊式水輪機(jī)和雙擊式水輪機(jī)，所述反擊式水輪機(jī)為軸流式水輪機(jī)、混流式水輪機(jī)、斜流式水輪機(jī)和貫流式水輪機(jī)。

優(yōu)選的，可逆式水泵水輪機(jī)，為混流式、斜流式和貫流式。

另外，海水抽水蓄能機(jī)組中，其電動/發(fā)電機(jī)按照電動機(jī)模式工作時，其驅(qū)動電源為火力發(fā)電、核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電、水電或潮汐發(fā)電等其中的一種或多種。

優(yōu)選的，海水抽水蓄能機(jī)組的個數(shù)為至少一個。

流體機(jī)械可以選取多臺水泵、水輪機(jī)或可逆式水泵水輪機(jī)，其中，所述多臺水泵、水輪機(jī)或可逆式水泵水輪機(jī)為串聯(lián)或并聯(lián)形式；并聯(lián)形式中，各分軸與主驅(qū)動軸動連接。

其中，對于壓力管道來說，管道上均設(shè)置有閥門，便于儲存容量的調(diào)整以及設(shè)備調(diào)試和維修。

優(yōu)選的，壓力管道的入口處設(shè)置有攔污柵，防止海洋生物進(jìn)入壓力管道，降低系統(tǒng)的運行效率。

優(yōu)選的，存儲容器和海水抽水蓄能機(jī)組用樁、注漿、吸力錨或壓載物直接壓制固定在海底。

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對本實用新型作詳細(xì)描述，由于以下所述僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護(hù)不限于此，任何本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所想到的變化或替代，都涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

在說明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本實用新型實施方式的說明旨在對本實用新型的總體實用新型構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對本實用新型的一種限制。

具體實施例1：

圖1為本實用新型的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，調(diào)壓閥門10打開，整個系統(tǒng)置于海底11，通氣管道8通向海平面9上空的大氣。存儲容器7固定在海底11，其一端通過閥門6、壓力管道1與海水抽水蓄能機(jī)組4相連，一端連接通氣管道8。其中海水抽水蓄能機(jī)組4包括可逆式水泵水輪機(jī)3和可逆式電動發(fā)電機(jī)5和變速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可逆式水泵水輪機(jī)3與可逆式電動發(fā)電機(jī)5的傳動軸固接。

本實用新型的利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)在蓄能時，壓力管道入口閥門2和閥門6打開，低谷(低價)電驅(qū)動海水抽水蓄能機(jī)組4中的可逆式水泵水輪機(jī)3，將存儲容器7中的海水通過壓力管道1排放到海洋中。蓄能過程結(jié)束，閥門6關(guān)閉。

本實用新型的利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)在釋能時，壓力管道入口閥門2和閥門6打開，海水因為壓力差進(jìn)入存儲容器7并驅(qū)動海水抽水蓄能機(jī)組4中的可逆式水泵水輪機(jī)3對外做功，帶動可逆式電動發(fā)電機(jī)5發(fā)電。釋能過程結(jié)束，閥門6關(guān)閉。

一般情況下，蓄能與釋能過程不同時運行，蓄能時，海水抽水蓄能機(jī)組工作在水泵-電動機(jī)模式。釋能時則相反，海水抽水蓄能機(jī)組工作在水輪機(jī)-發(fā)電機(jī)模式。

具體實施例2：

圖2為本實用新型的實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，調(diào)壓閥門10關(guān)閉，整個系統(tǒng)置于海底11，存儲容器7固定在海底11，其一端通過閥門6、壓力管道1與海水抽水蓄能機(jī)組4相連。其中海水抽水蓄能機(jī)組4包括可逆式水泵水輪機(jī)3和可逆式電動發(fā)電機(jī)5，可逆式水泵水輪機(jī)3與可逆式電動發(fā)電機(jī)5的傳動軸固接。與實施例1相比，實施例2中存儲容器內(nèi)氣壓低于大氣壓。

本實用新型的利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)在蓄能時，壓力管道入口閥門2和閥門6打開，低谷(低價)電驅(qū)動海水抽水蓄能機(jī)組4中的可逆式水泵水輪機(jī)3，將存儲容器7中的海水通過壓力管道1排放到海洋中，使存儲容器7內(nèi)氣體壓力低于大氣壓。儲能過程結(jié)束，閥門6關(guān)閉。

本實用新型的利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)在釋能時，壓力管道入口閥門2和閥門6打開，海水因為壓力差進(jìn)入存儲容器7并驅(qū)動海水抽水蓄能機(jī)組4中的可逆式水泵水輪機(jī)3對外做功，帶動可逆式電動發(fā)電機(jī)5發(fā)電。釋能過程結(jié)束，閥門6關(guān)閉。

一般情況下，蓄能與釋能過程不同時運行，儲能時，抽水蓄能機(jī)組工作在水泵-電動機(jī)模式。釋能時則相反，海水抽水蓄能機(jī)組工作在水輪機(jī)-發(fā)電機(jī)模式。

本實用新型利用海底壓力能的儲水發(fā)電系統(tǒng)中，海水抽水蓄能機(jī)組4既可采用二機(jī)可逆式海水抽水蓄能機(jī)組，也可以采用四機(jī)分置式海水抽水蓄能機(jī)組和三機(jī)串聯(lián)式海水抽水蓄能機(jī)組，其工作流程和原理也與上述實施方案相同。

本實用新型在蓄能時通過電纜將多余的電能輸送到海水抽水蓄能機(jī)組，通過水泵或可逆式水泵水輪機(jī)將存儲容器中的海水排空，從而將電能轉(zhuǎn)化為水的勢能存儲起來。在釋能時，由于存儲器中的壓力為大氣壓或者低于大氣壓，與海底存在一定的壓力差，海水受壓力差驅(qū)動進(jìn)入存儲容器，同時驅(qū)動水輪機(jī)或可逆式水泵水輪機(jī)發(fā)電。系統(tǒng)利用海底的壓力能來進(jìn)行電力儲存，將整個系統(tǒng)置于海底，有效的克服了傳統(tǒng)抽水蓄能系統(tǒng)選址困難、水位變幅大、對淡水資源依賴大、對環(huán)境影響大、成本較高等問題。

以上所述的具體實施案例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明。所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施案例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。