[發(fā)明專利]發(fā)電蓄能調(diào)峰系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810418365.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-04
• 公開（公告）號(hào): CN108716447B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧大釗;李庭;董斌琦;李井峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國神華能源股份有限公司
• 主分類號(hào): F03B13/06
• 分類號(hào): F03B13/06;F03B11/00;E21F17/16
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標(biāo)代理有限公司 11012
• 代理人: 崔華

1.一種發(fā)電蓄能調(diào)峰系統(tǒng)，其特征在于，包括：

控制模塊，獲取電站的穩(wěn)定輸出電量及電網(wǎng)的需求電量；當(dāng)所述穩(wěn)定輸出電量超出所述需求電量設(shè)定閾值時(shí)輸出蓄能信號(hào)，當(dāng)所述需求電量超出所述穩(wěn)定輸出電量設(shè)定閾值時(shí)輸出發(fā)電信號(hào)；

地表水庫，底部開設(shè)有放水口，所述放水口處設(shè)置放水閥；

水輪機(jī)，其進(jìn)水口與所述地表水庫的放水口連通，發(fā)電端與所述電站的發(fā)電端連接；所述放水閥的被控端接收到所述發(fā)電信號(hào)后開啟，所述水輪機(jī)為所述電站補(bǔ)充電量；

地下水庫，其位于所述地表水庫下方，與所述水輪機(jī)的出水口連通；

水泵，其供電端與所述電站的發(fā)電端連接，其第一端與所述地下水庫連通，其第二端與所述地表水庫連通，其被控端接收到所述蓄能信號(hào)后啟動(dòng)，將所述地下水庫中的水抽送至所述地表水庫中；

所述地表水庫由位于地表的塌陷區(qū)形成；

所述地下水庫基于煤炭開采后形成的地下采空區(qū)建成，位于與地表距離最近的第一開采水平上，其儲(chǔ)存的水源包括煤炭開采過程中涌出的地下水和煤炭開采過程中的使用水，其通過垂直鉆孔與所述地表水庫的放水口連通；所述水泵位于地表，其第一端通過垂直鉆孔與所述地下水庫連通；

所述地下水庫包括井下水庫、地下泵和地下清水庫；所述井下水庫的第一進(jìn)水口與所述水輪機(jī)的出水口連通，第二進(jìn)水口與所述水源的出口連通；所述地下泵的第一端與所述井下水庫的出水口連通，第二端與所述地下清水庫的進(jìn)水口連通；所述地下清水庫的出水口與所述水泵的第一端連通；所述水源經(jīng)井下水庫內(nèi)的巖體和矸石的過濾、吸附與離子交換作用后去除水中雜質(zhì)，所述地下泵將所述去除水中雜質(zhì)的水源抽送至所述地下清水庫；

還包括N級(jí)擴(kuò)展水庫，不同擴(kuò)展水庫分別位于所述第一開采水平下方的不同開采水平上；其中：

n級(jí)擴(kuò)展水庫包括n級(jí)水輪機(jī)、n級(jí)井下水庫、n級(jí)泵和n級(jí)地下清水庫，n級(jí)井下水庫中儲(chǔ)存的水源包括煤炭開采過程中涌出的地下水和煤炭開采過程中的使用水，n級(jí)泵的被控端接收到所述蓄能信號(hào)后啟動(dòng)，n為整數(shù)且1≤n≤N；n級(jí)泵的供電端與所述電站的發(fā)電端連接；

當(dāng)n為1時(shí)，n級(jí)水輪機(jī)的進(jìn)水口與所述水輪機(jī)的附加出水口連通，n級(jí)水輪機(jī)的出水口與n級(jí)井下水庫連通，n級(jí)泵的第一端與n級(jí)井下水庫連通，n級(jí)泵的第二端與n級(jí)地下清水庫連通，n級(jí)地下清水庫與所述地下泵的附加進(jìn)水口連通；

當(dāng)n不為1時(shí)，n級(jí)水輪機(jī)的進(jìn)水口與（n-1）級(jí)水輪機(jī)的附加出水口連通，n級(jí)水輪機(jī)的出水口與n級(jí)井下水庫連通，n級(jí)泵的第一端與n級(jí)井下水庫連通，n級(jí)泵的第二端與n級(jí)地下清水庫連通，n級(jí)地下清水庫與（n-1）級(jí)泵的附加進(jìn)水口連通；

還包括凈水設(shè)備，其進(jìn)水口與所述地表水庫的排水口連通，其出水口與用水需求端連通，其供電端通過電控開關(guān)與所述電站的發(fā)電端連接；

所述控制模塊，獲取電站的不穩(wěn)定輸出電量，當(dāng)所述不穩(wěn)定輸出電量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)輸出啟動(dòng)信號(hào)；

所述電控開關(guān)，其被控端接收到所述啟動(dòng)信號(hào)或所述蓄能信號(hào)后導(dǎo)通，所述凈水設(shè)備啟動(dòng)，將所述地表水庫中的水凈化后輸送至所述用水需求端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電蓄能調(diào)峰系統(tǒng)，其特征在于：

所述塌陷區(qū)底部鋪設(shè)有防滲層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)電蓄能調(diào)峰系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

計(jì)量模塊，用于測(cè)量所述地下水庫中的儲(chǔ)水量，并輸出與所述儲(chǔ)水量對(duì)應(yīng)的計(jì)量信號(hào)；

所述控制模塊，接收所述計(jì)量模塊輸出的所述計(jì)量信號(hào)，當(dāng)所述計(jì)量信號(hào)大于預(yù)設(shè)計(jì)量信號(hào)閾值時(shí)輸出蓄能信號(hào)。

4.一種利用權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述發(fā)電蓄能調(diào)峰系統(tǒng)執(zhí)行的發(fā)電蓄能調(diào)峰方法，其特征在于，包括：

蓄能步驟：控制模塊在電站的穩(wěn)定輸出電量超出電網(wǎng)的需求電量設(shè)定閾值時(shí)輸出蓄能信號(hào)啟動(dòng)水泵，同時(shí)利用電網(wǎng)棄用的穩(wěn)定輸出電量驅(qū)動(dòng)所述水泵將地下水庫中的水提升至地表水庫中；

發(fā)電步驟：控制模塊在電網(wǎng)的需求電量超出穩(wěn)定輸出電量設(shè)定閾值時(shí)輸出發(fā)電信號(hào)開啟地表水庫放水口處的防水閥，地表水庫中的水排至水輪機(jī)的進(jìn)水口帶動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電補(bǔ)給電網(wǎng)使用，之后水經(jīng)水輪機(jī)的出水口與進(jìn)入地下水庫中儲(chǔ)存；

地下水處理步驟：在開采煤炭過程中，在與地表距離最近的第一開采水平上建造井下水庫和地下清水庫；煤炭開采過程中涌出的地下水和煤炭開采過程中的使用水進(jìn)入井下水庫，經(jīng)井下水庫內(nèi)的巖體和矸石的過濾、吸附與離子交換作用后去除水中雜質(zhì)，地下泵將井下水庫中去除雜質(zhì)的水源抽送至地下清水庫；

還包括水處理步驟：控制模塊在電站的不穩(wěn)定輸出電量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)輸出啟動(dòng)信號(hào)；

電控開關(guān)在接收到控制模塊輸出的蓄能信號(hào)后導(dǎo)通，利用電網(wǎng)棄用的穩(wěn)定輸出電量驅(qū)動(dòng)凈水設(shè)備對(duì)地表水庫中的水處理，將處理后的水輸送至用水需求端；或者，

電控開關(guān)在接收到控制模塊輸出的啟動(dòng)信號(hào)后導(dǎo)通，利用電站的不穩(wěn)定輸出電量驅(qū)動(dòng)凈水設(shè)備對(duì)地表水庫中的水處理，將處理后的水輸送至用水需求端。