[發明專利]一種廢棄井巷抽水儲能的系統及方法

在審

• 申請號: 201711461250.5
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN107975388A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 葛帥帥;姚西龍;牛沖槐;栗繼祖;馮建
• 申請（專利權）人: 葛帥帥
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00;E02B9/00;E02B9/02;F03B13/06
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙)14109
• 代理人: 胡新瑞

技術領域

本發明一種廢棄井巷抽水儲能的系統及方法，屬于廢棄礦井采空區再利用與新能源應用技術領域。

背景技術

新能源發電以其燃料成本低，環境污染少等優點成為發展最快的發電形式，在能源結構中扮演著不可或缺的角色，發展可再生能源是許多國家推進能源轉型的核心內容和應對氣候變化的重要途徑，也是我國推進能源生產和消費革命、推動能源轉型的重要措施。2016年全國風電裝機14864萬千瓦，太陽能發電7742萬千瓦，分別占全國的電力裝機總量的9%和5%。但是由于風能、太陽能的間歇性、隨機性，增加了新能源并網輸出功率的不確定性，增加了電力系統調度的難度，很大程度上制約了新能源技術的發展，很多地區出現了大規模的棄風和棄光現象。而儲能技術被認為是提升電網接納風電和太陽能發電能力的重要手段。

電池儲能、熱儲存、抽水蓄能等儲能技術可以起到移峰填谷、提高電網運行穩定性和經濟性，以及為電網提供調頻、調相、事故備用等作用，可以有效解決新能源電力系統中大規模棄風、棄光的現象。

抽水蓄能技術已經成功運用了100多年，它是目前人類大規模電能儲蓄中成熟度最高、可靠性和經濟性最好的技術。抽水儲能指將水抽到高處的蓄水池中儲存，需要時再開閘放水，利用水力渦輪發電的一種蓄能方式。

隨著煤炭去產能的深入推進，大批煤礦被淘汰，成為廢棄礦井。在煤炭去產能、礦區轉型發展的大背景下，廢棄礦井利用項目順勢而生，其中廢棄礦井空間利用就是一個熱點研究內容。

到2020年，我國廢棄礦井數量將達到約1．2萬個，按每個礦井60萬立方米計算，將包含72億立方米地下空間資源。波蘭、德國、美國、澳大利亞等國家在廢棄礦井資源化利用方面做了大量探索，主要利用模式包括：旅游和科普教育、地下儲庫、特殊實驗或療養場所。2017年3月，德國煤炭巨頭魯爾集團（RAG）決定與杜伊斯堡-埃森大學合作，計劃將服役150年的Prosper-Haniel煤礦于2018年關停以后改造成一個200MW的抽水蓄能水電站，用于儲存過剩的風能和太陽能，這是全世界第一個建設規劃中的抽水儲能電站。

廢棄礦井抽水儲能技術將傳統的抽出儲能技術與廢棄礦井治理相結合，利用廢棄井巷間或其與地表的勢差實現抽水儲能，不僅可以獲得傳統抽水蓄能電站移峰填谷、提高電網運行穩定性和經濟性，為電網提供調頻、調相、事故備用等功能，同時還具有不依賴地表地形，可以大規模節約地面土地資源等優勢。

結合新能源領域發展瓶頸和廢棄礦井空間利用的問題，在此提出了一種利用廢棄礦井抽水儲能的系統和方法。

發明內容

本發明結合新能源領域發展瓶頸和廢棄礦井空間利用的問題，提出了一種廢棄井巷抽水儲能的系統及方法，解決了新能源領域發展中電力儲存和廢棄礦井空間利用的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種廢棄井巷抽水儲能的系統，包括多個存在落差的廢棄井巷、巷道、機電硐室和井筒，所述巷道位于廢棄井巷之間或下方，所述巷道兩端均與井筒連通，所述井筒的上端與地面連通，所述巷道內設置有機電硐室，所述機電硐室內設置可逆式抽水蓄能機組，所述可逆式抽水蓄能機組上連接有多個第一通水道和第二通水道，并通過閥門控制第一通水道和第二通水道與可逆式抽水蓄能機組之間的通斷，其中，多個所述第一通水道的一端與可逆式抽水蓄能機組連通，多個所述第一通水道的另一端分別與對應的廢棄井巷連通，用于將上方的廢棄井巷內的水排入下方的廢棄井巷內，并通過可逆式抽水蓄能機組發電，多個所述第二通水道的一端與可逆式抽水蓄能機組連通，多個所述第二通水道經過巷道、井筒伸出地面，每個所述廢棄井巷上均連接有第三通水道，所述第三通水道的一端與廢棄井巷連通，所述第三通水道的另一端與地面連通，用于通過補水或排水平衡廢棄井巷內的水量，伸出地面的第二通水道與第三通水道連通，通過可逆式抽水蓄能機組將下方的廢棄井巷內的水經第一通水道、第二通水道和第三通水道提升到上方的廢棄井巷內或直接通過第一通水道逆向給上方的廢棄井巷補水，進行抽水蓄能。

所述廢棄井巷與地面之間設置有通氣道，所述通氣道一端與廢棄井巷連通，所述通氣道另一端延伸至地表，與地面設置的甲烷收集處理裝置連接。

本發明一種廢棄井巷抽水儲能的方法，按下述步驟實施：

第一步：對廢棄井巷內部做防水處理；

第二步：將處于下方的廢棄井巷內注滿水待用；

第三步：將風力或太陽能或核能發電站供大于求時的部分電能輸入機電硐室內，并驅動機電硐室內的可逆式抽水蓄能機組將下方廢棄井巷內的水抽到其上方的廢棄井巷內，進行抽水蓄能；