[發明專利]基于重物增壓技術的抽水蓄能發電系統

有效

• 申請號: 201610115294.1
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105569910B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 姜彤;張璐路;全璐遙;崔巖;陳紫薇
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F03B13/06
• 分類號: F03B13/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了屬于電力儲能技術領域的一種基于重物增壓技術的抽水蓄能發電系統及儲能發電方法。所述抽水蓄能發電系統包含一個單作用單活塞桿液壓缸、一個低壓水池、作用于活塞桿的重物和水力發電設備。水力發電設備的儲能發電方法：包括儲能運行和發電運行兩個階段，蓄能系統的重物通過重力作用于活塞桿上，重物下降使液壓缸內產生高壓水頭，與低壓水池形成壓強差驅動抽蓄發電機組發電，水從活塞腔經抽蓄發電機組進入低壓水池，從而將重物的重力勢能轉化為水的勢能，再經抽蓄發電機組轉換為電能。本發明可以以此為基礎，通過多個裝置并聯運行或級聯運行實現連續儲能和發電、成本低、效率高、壽命長、對生態無影響，降低電網碳排放。

技術領域

本發明屬于電力儲能技術領域，特別涉及一種基于重物增壓技術的抽水蓄能發電系統。

背景技術

電力系統中發電量和負荷量必須時時匹配，儲能技術在電網運行中起到重要作用。如果缺少儲能設備，為保證電力系統中發電量和負荷量的時時匹配，常規火電廠必須當作備用，壓火運行，降低了運行效率。風電場也必須通過棄風實現出力調整，浪費了能源。在系統中引入儲能環節后，可以有效地實現需求側管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負荷，不僅可以有效地利用電力設備，降低供電成本，同時也可以提高系統運行穩定性、調整頻率、補償負荷波動。

抽水蓄能是目前技術最成熟的大規模儲能方式，然而，傳統抽水蓄能電站的建設對地理地形條件有嚴格的要求，即必須有兩個大容量的水池以及足夠高的落差才能實現，并對生態環境有很大影響。本發明為克服現有技術中，抽水蓄能電站建設對地理地形條件的嚴格依賴，充分利用甘肅等地區多石少水的地理特點，提供了一種無需大的地勢落差，無需豐富水資源環境即可實現的重物增壓技術的抽水儲能系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于重物增壓技術的抽水蓄能發電系統；其特征在于，所述抽水蓄能發電包含一個單作用單活塞桿液壓缸、一個低壓水池、作用于活塞桿的重物和水力發電設備，抽水蓄能發電的基本結構為重物與活塞桿連接，水力發電設備的一端連接單作用單活塞桿液壓缸的活塞腔，另一端與低壓水池相連；水力發電設備與電網連接；其中，抽水蓄能發電系統包括儲能運行和發電運行兩個階段，儲能時，水力發電設備使用電網電力運行，將低壓水池中的水送入活塞腔推動重物上升，將電能轉換為重物勢能；發電時，重物通過活塞桿將重力轉換成液體壓強，推動水力發電設備發電，水從活塞腔經水力發電設備進入低壓水池，重物下降，將重物勢能轉化成電能。

所述抽水蓄能發電系統中的水力發電設備基本結構有兩種構成方式：一為直接連接抽蓄發電機組，二為經液壓機構變換裝置連接發電機；對于后者，液壓機構可以采用單活塞缸，將液體勢能轉換為直線動能后，可以直接連接直線發電機發電或者接曲柄結構再帶動發電機發電。

所述液壓機構變換裝置包括兩組活塞缸串聯形成的液壓活塞組和液壓控制機構，即所有活塞缸內活塞之間通過連桿連接；一組活塞缸內活塞腔通過閥門及管路與單活塞桿液壓缸和低壓水池連接，另一組活塞缸內的活塞腔分別通過閥門及管路與抽蓄發電機組和低壓水池連接。每組活塞缸可以由一個或者多個活塞缸構成。通過液壓活塞轉換，液體壓強差就可以根據活塞面積比轉換成另一個液體壓強差，以匹配水輪發電機組的水頭要求。

所述抽蓄發電機組采用可逆式水輪發電機組，或者同時采用水輪發電機組和水泵，或者采用液壓馬達。

所述液壓控制機構由直線運動控制和流速控制兩種方式實現，直線運動控制由直線電機額外控制系統控制的液壓缸或齒輪實現直線運動控制；流速控制由比例控制設備、液壓伺服系統或變頻水泵組成。

所述液壓機構變換裝置中采用在活塞組和抽蓄發電機組中增加緩沖裝置來保證水輪機運行的穩定性。緩沖裝置為具有一定調節裕量的高壓液體勢能源，該高壓液體勢能源由高壓水池和低壓水池兩部分組成。

所述緩沖裝置中的高壓水池有以下三種形式：基于重物增壓技術的活塞腔、基于空氣壓縮技術的水池和具有一定高度水池。