[發明專利]一種利用地下礦洞進行蓄能發電的方法

無效

• 申請號: 201010181363.1
• 申請日: 2010-05-24
• 公開（公告）號: CN102261299A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 陳漢保
• 申請（專利權）人: 陳漢保
• 主分類號: F03B13/06
• 分類號: F03B13/06;F03B13/08;F03B3/10
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所 33209
• 代理人: 陳紅

技術領域

本發明涉及一種蓄能發電的方法，尤其是涉及一種利用地下礦洞進行蓄能發電的方法，主要通過電動泵將水輸送到地下礦洞中，通過輸送進去的水來壓縮地下礦洞內的空氣而達到蓄能的目的，通過地下礦洞中的高壓空氣將水輸送到水輪發電機中而達到發電機發電的目的，屬于水力發電技術領域。

背景技術

電能已越來越成為人們工作和生活不可或缺的能源，但是，目前有一種全世界范圍普遍存在的矛盾現象，這就是白天人們的用電量大，電網即使開足馬力進行發電，電力依舊供不應求；而晚上的用電量大大下降，電網即使盡力降低發電能力，電力依舊有較大的剩余。這是因為工業生產主要是在白天進行的，人們的學習生活和社會活動也基本上是在白天進行的，當今的取暖制冷也表現為白天要比晚上的耗電大，在這種情況下，電網，包括水力發電、原子能核能發電、太陽能和風能發電、礦物原料發電，即使開足馬力運行，電力也供不應求，因此不得不拉電、限電，從而給人們的工作、生活帶來較大的不便。而到了晚上，人們睡覺休息了，用電量就大大下降了，電網即使盡力降低發電能力也用不了發出來的電力，例如水力發電、核電、風力發電等。于是對于電力網來說，出現了一種峰谷電現象，白天是耗電峰值期，晚上是耗電谷電期，電力部門為了平衡發電能力想了許多辦法，如峰谷電不等價，對于一些高耗電單位實施晚間用電等，但這些方法不能很好的解決白天和晚上的電力分配問題，電能難以達到充分利用。

在數十年前推出了一種抽水蓄能發電技術，這對于解決峰谷電起到了很大的作用，所謂抽水蓄能發電就是在電網電能富裕時，將富裕的電力用來提水，即通過水泵把水抽到一個特意建造的位于山頂上的山頂水庫之中，耗費電網中的剩余電力來驅動可逆水泵水輪機進行提水，將水提高到山頂水庫中，增加了這部分水體的勢能，例如浙江天荒坪抽水蓄能發電站就是在電網電力富裕時把水提高到600多米高的山頂水庫中，以達到儲存能量的目的，天荒坪抽水蓄能發電站是一座地處浙江安吉的大型抽水蓄能發電站，電站總裝機容量180萬千瓦，年發電量31.6億千瓦時，工程總投資73.77億人民幣，經過八年建設才建成投產，為世界第二、亞洲第一，堪稱世紀之作，電站上、下水庫落差為607米，上水庫位于海拔千米的天荒坪之巔，蓄水之后，湖面面積達28公頃，是一個晝夜水位高低變幅達29米多的動態湖泊；而當電網中的電力緊張時，再把位于山頂水庫中的水從管道中放下來，并通過可逆水泵水輪機進行發電，回饋到電網中去，即將位于山頂水庫中的水體的勢能轉化為電能。雖然抽水蓄能發電方法能夠均衡電網中的電力資源，但是抽水蓄能發電站需要在山頂上建造人工水庫，因此投資非常大，而且對地面環境的破壞也較大，抽水蓄能發電方法存在較大的弊端，但是目前人們還沒有其它更好的辦法來均衡電網中的電力資源。

風電作為清潔的可再生能源越來越被人們受到重視，但風力發電存在一個非常大的瓶頸問題，用風力機來將風能轉換成電能，因為風是不斷在改變風速和風向的，導致風電是極不穩定的電源，風電的這個特點給要求平穩的電網電力質量造成破壞，因此電網常常拒絕或限制風電上網，這也就是風電上網的瓶頸所在。風能通過風力發電機發出的電力由以下公式來計算：

P＝0.5·ρ·A·v³·ξ

上式中的ρ表示流體的密度，在風力發電中就是空氣的密度，ξ表示風能的利用率，A表示風力機的葉片掃掠面積，v表示風速，通過該公式表明風力發電機的發電量與風速的三次方成正比，圖1就是描述風力發電過程中風速和風力發電機輸出功率之間的關系曲線圖，圖1中的縱坐標是風速與某一標準風速的比率，例如標準風速為3米/秒，現在風速是1.5米/秒，這個比率在這圖中標注的倍率就是0.5，圖1中使用倍率是為了可以比較，而圖1中的另一條曲線是輸出功率變化的倍率曲線，它是依據上述公式計算出功率后用倍率來標志的。從圖1可以看出，由于風速的變化，風力發電機輸出的電力變化要比風速的變化大得多，因為它與風速的三次方成正比，這也就是風電嚴重不穩定的原因所在。由于風力發電機發出的電力的電壓與交流電的頻率是有要求的，因此電力的變化其實就是電流的變化，很顯然，如此幅度的電流變化必然導致電網的不穩定，這就是為什么電網對于風電上網非常反對，只是因為政策向可再生能源傾斜才不得不接收風電，同時也導致供電部門為了穩定電的質量而花費了很大的代價，這就是風電上網的瓶頸所在。由此可見，目前人們還難以充分、有效的利用風電，造成風力資源較大的浪費，資源難以合理利用。