[發(fā)明專利]階梯式虛擬抽水蓄能電站

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910383363.0
• 申請(qǐng)日: 2019-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN110158552A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜彤;崔巖;張璐路;陳紫薇;傅昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): E02B9/00
• 分類號(hào): E02B9/00;E02B9/06;F03B13/06
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種階梯式虛擬抽水蓄能電站，其特征在于，包括：高壓水池(1)、低壓水池(2)、至少一個(gè)緩沖液壓池(3)和至少兩級(jí)抽蓄發(fā)電單元(4)；其中高壓水池(1)、低壓水池(2)和緩沖液壓池(3)引出壓強(qiáng)不等的水頭端口(5)，各水頭端口(5)之間形成勢(shì)能源，各勢(shì)能源間連接抽蓄發(fā)電單元(4)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種階梯式虛擬抽水蓄能電站，其特征在于，所述緩沖液壓池(3)為壓縮空氣和水共存的壓力容器、受外力作用的液壓活塞形成的壓力容器、一定高度的水池及其下連管道中的一種或多種的組合；

當(dāng)緩沖液壓池(3)為受外力作用的液壓活塞形成的壓力容器時(shí)，液壓活塞承受外力形式可為重物重力、彈簧彈力、磁排斥力；

緩沖液壓池(3)的內(nèi)部壓強(qiáng)通過穩(wěn)壓策略控制，以保證各水頭端口(5)間的壓強(qiáng)恒定。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種階梯式虛擬抽水蓄能電站，其特征在于，所述穩(wěn)壓策略主要包括緩沖液壓池自調(diào)節(jié)、抽蓄發(fā)電單元流量調(diào)節(jié)和外增設(shè)備恒壓調(diào)節(jié)三種穩(wěn)壓調(diào)節(jié)形式中的一種或多種；

緩沖液壓池自調(diào)節(jié)是指利用緩沖液壓池(3)自身特性，運(yùn)行過程中自動(dòng)限制水頭端口(5)壓強(qiáng)波動(dòng)；

抽蓄發(fā)電單元流量調(diào)節(jié)是指通過對(duì)抽蓄發(fā)電單元(4)水門、轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，調(diào)整抽蓄發(fā)電單元(4)的流量，從而維持水頭端口(5)壓強(qiáng)恒定；

外增設(shè)備恒壓調(diào)節(jié)，是指在緩沖液壓池(3)外部增加液體支路或氣體支路，實(shí)現(xiàn)緩沖液壓池(3)水頭端口(5)壓強(qiáng)恒定；

所述液體支路為：在緩沖液壓池(3)底部經(jīng)液體管道串接水泵和水輪發(fā)電機(jī)，通過控制水泵、水輪發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)調(diào)整緩沖液壓池(3)的進(jìn)出水量，從而控制水頭端口(5)壓強(qiáng)；

所述氣體支路為：當(dāng)緩沖液壓池(3)為壓縮空氣和水共存的壓力容器、受外力作用的液壓活塞形成的壓力容器時(shí)，在緩沖液壓池(3)頂部設(shè)置氣體端口，經(jīng)氣體管道與空壓機(jī)和膨脹機(jī)相連，通過控制空壓機(jī)、膨脹機(jī)組的工作狀態(tài)調(diào)整緩沖液壓池(3)的進(jìn)出氣量，從而控制水頭端口(5)壓強(qiáng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種階梯式虛擬抽水蓄能電站，其特征在于，所述高壓水池(1)為山體上水池及其下連管道、或?yàn)閮?nèi)部混合壓縮空氣和水的壓力容器、或?yàn)橥饬ψ饔玫囊簤夯钊?/p>

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種階梯式虛擬抽水蓄能電站，其特征在于，所述抽蓄發(fā)電單元(4)為直連活塞缸形式的液壓機(jī)構(gòu)或直連水輪機(jī)形式的輪機(jī)機(jī)構(gòu)；直連水輪機(jī)形式又包括水輪發(fā)電機(jī)和水泵的組合形式、可逆式水輪機(jī)組，實(shí)現(xiàn)將兩個(gè)水頭端口(5)間的液體勢(shì)能轉(zhuǎn)化成電能。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種階梯式虛擬抽水蓄能電站，其特征在于，所述直連活塞缸形式的液壓機(jī)構(gòu)為利用連桿連接一組活塞和外部電力設(shè)備，活塞的內(nèi)腔通過閥門和管道連接一組勢(shì)能源，實(shí)現(xiàn)將兩個(gè)水頭端口(5)間的液體勢(shì)能轉(zhuǎn)化成連桿的平動(dòng)動(dòng)能，再通過外部電力設(shè)備轉(zhuǎn)化成電能。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種階梯式虛擬抽水蓄能電站，其特征在于，所述水頭端口(5)任意兩個(gè)為一組勢(shì)能源，兩組或多組勢(shì)能源通過勢(shì)能轉(zhuǎn)換單元(6)相接；其中勢(shì)能轉(zhuǎn)換單元(6)為同軸多活塞缸形式的液壓機(jī)構(gòu)或同軸水輪機(jī)形式的輪機(jī)機(jī)構(gòu)；勢(shì)能轉(zhuǎn)換單元(6)使用勢(shì)能轉(zhuǎn)換單元流量調(diào)節(jié)對(duì)勢(shì)能轉(zhuǎn)換單元(6)所連接的兩組勢(shì)能源進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種階梯式虛擬抽水蓄能電站，其特征在于，所述同軸多活塞缸形式的液壓機(jī)構(gòu)，采用面積不同的兩組活塞串聯(lián)成活塞組，兩組活塞之間通過連桿連接，兩組活塞的活塞腔通過閥門和管道分別連接兩組勢(shì)能源；實(shí)現(xiàn)將一組勢(shì)能源液體勢(shì)能轉(zhuǎn)化成連桿的平動(dòng)動(dòng)能，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成另一組勢(shì)能源的液體勢(shì)能。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種階梯式虛擬抽水蓄能電站，其特征在于，所述同軸水輪機(jī)形式的輪機(jī)機(jī)構(gòu)，采用面積不同的兩組同軸旋轉(zhuǎn)葉片，分別通過閥門和管道連接到兩組勢(shì)能源；實(shí)現(xiàn)將一組勢(shì)能源液體勢(shì)能轉(zhuǎn)化成葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成另一組勢(shì)能源的液體勢(shì)能。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種階梯式虛擬抽水蓄能電站，其特征在于，所述的勢(shì)能轉(zhuǎn)換單元流量調(diào)節(jié)是指通過對(duì)勢(shì)能轉(zhuǎn)換單元(6)連桿速度、葉片轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，調(diào)整勢(shì)能轉(zhuǎn)換單元(6)連接的兩組勢(shì)能源流量，從而維持水頭端口(5)壓強(qiáng)恒定。