一种抽水蓄能电站系统及蓄能发电的方法与流程

本发明涉及一种抽水蓄能电站系统及蓄能发电的方法，特别适用于海岛地区的抽水蓄能电站的布置。

背景技术：

抽水蓄能电站作为一种成熟的储能装置，其上、下水库大多布置在地面，我国已建蓄能电站均采用此种布置方式。

前苏联、美国和波兰等专家曾提出在在地下修建地下水库，地面修建上水库，人造水头来建抽水蓄能电站，并在美国已有成功的案例，但都是在大陆利用废弃的开矿坑道，具备较好的布置条件。

对于地势平坦的海岛，不具备将上、下水库均布置在地面的地形条件，只能将下水库布置在地下。从经济可行性方面考虑，为了充分利用水头，下水库需要深藏于地下（大于30m），并布置很长的通风、交通、施工通道（大于600m），但通常海岛面积有限，利用海岛自身建设上、下水库十分困难，无法进行蓄能发电。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种抽水蓄能电站系统及蓄能发电的方法，该抽水蓄能电站尤其可以彻底解决地势平坦的海岛或内陆岛、且利用海岛或内陆岛自身建设上、下水库十分困难的问题，从而拓展蓄能发电的使用条件，拓展适用范围。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种抽水蓄能电站系统，包括上水库和开挖在地下的下水库；所述上水库的水位高于所述下水库的水位；其结构特点是，所述上水库和下水库之间通过连通流道连通，且在该连通流道上布置有抽水蓄能电站；所述上水库为海洋或江河或湖；

所述江河或湖内有至少一个岛屿，所述下水库位于某一岛屿的地下，且所述下水库和抽水蓄能电站通过交通洞与江河或湖岸边的地面连通或与江河或湖中另一个岛屿的地面连通；或

所述海洋内有至少两个岛屿，所述下水库位于其中一岛屿的地下，所述下水库和抽水蓄能电站通过交通洞与海洋中另一个岛屿的地面连通。

以海洋为例，针对海岛地势平坦、面积有限的特点，创造性地利用相邻岛屿，形成交通洞和下水库，从而形成一种经济实用的抽水蓄能布置结构，在电力负荷低谷时的电能抽水至上水库蓄能，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

优选地，所述第一岛屿和/或第二岛屿上设有新能源发电装置。更优选地，所述新能源发电装置为风能发电装置和/或太阳能发电装置和/或潮汐能发电装置。

优选地，所述上水库的水位与下水库的水位差为30m-200m。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种利用所述抽水蓄能电站系统蓄能发电的方法，其包括如下步骤：

s1、在海洋或江河或湖内的一个岛屿的地下开挖成形下水库、厂房和连通流道，同时开挖交通洞和通风洞，该交通洞的另一端出口设置在江河或湖岸边的地面或设置在海洋或江河或湖中另一个岛屿的地面；

s2、在电力负荷高峰时，将海洋或湖或江河中的水通过连通流道放到下水库中，水体带动厂房中的抽水蓄能电站发电；

s3、在电网负荷处于低谷时，将水体从下水库抽水至海洋或江河或湖中，腾空下水库，为下一次发电蓄能。

优选地，步骤s3中，利用海洋或江河或湖中岛屿上的风能发电装置和/或太阳能发电装置和/或潮汐能发电装置发电，将水体从下水库抽水至海洋或江河或湖中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明优选利用大海作为上水库，修建抽水蓄能电站。创造性地利用与第二岛屿相隔不远的第一岛屿或河岸或湖岸修建交通洞、通风洞、施工支洞，实现下水库和地下厂房等洞室的施工和运行管理，起到了优化结构布置、降低工程投资、方便运行管理的效果。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构原理图；

图2是图1的纵剖面图；

图3是本发明另一个实施例的结构原理图；

图4是图3的纵剖面图。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

实施例1

一种抽水蓄能电站系统，如图1和2所示，包括作为上水库的海洋和开挖在第二岛屿2地下的下水库6。所述上水库和下水库6之间通过连通流道连通，且在该连通流道上布置有抽水蓄能电站7；所述下水库6和抽水蓄能电站7通过交通洞3，8与地面连通。所述交通洞3，8的一端与第一岛屿1连通，该交通洞3，8的另一端与第二岛屿2连通；所述下水库6开挖在第二岛屿2的地下。

所述第二岛屿2上设有风能发电装置4和潮汐能发电装置5。所述上水库的水位与下水库6的水位差为50m。

施工时，首先，利用地形地质条件较好的岛屿2修建沿海风电、潮汐能等新能源，提供电力来源，在其地下开挖形成下水库（岩石具有一定的强度，具备成洞条件），利用大海作为上水库，修建抽水蓄能电站。然后，利用与第二岛屿2相隔不远的第一岛屿1修建交通洞、通风洞、施工支洞，实现下水库和地下厂房等洞室的施工和运行管理，起到了优化结构布置、降低工程投资、方便运行管理的效果。

上述抽水蓄能电站系统蓄能发电的方法包括如下步骤：

第一步，在一个岛屿的地下开挖成形下水库、厂房和输水流道，并利用相邻岛屿的地形条件，设置交通洞和通风洞，解决电站施工和运行期间的交通、通风、安全问题；

第二步，在电力负荷高峰时，将海洋/湖泊中的水通过流道放到下水库中，水体带动流道厂房中的水泵水轮机发电；

第三步，在电网负荷处于低谷时，利用岛屿附近的新能源发电装置发电，通过流道中的水泵水轮机，将水体从下水库抽水至海洋/湖泊，从而实现蓄能发电的目的。

本发明利用相邻岛屿的地形条件，在一个岛屿的地下开挖水库，形成高差，从而满足发电要求。

工程实例：

永兴群岛抽水蓄能电站建设设计

西沙永乐群岛地势较低，不具备以海洋作为下水库开发抽水蓄能电站的建设条件。石岛和永兴岛是在同一礁盘上的。因本岛全是岩石所成，故称“石岛”。石岛是由上升珊瑚礁所构成，东西长约375m，南北宽约340m，面积约0.08km²，海拔约13m，这是南海诸岛中最高的岛屿。它南距永兴岛1130m，由于两岛同在一礁盘上，故低潮时可涉水来往。石岛由中国人民解放军海军驻守，有约2km的公路与永兴岛相连。

永兴岛北部的七连屿是指西沙群岛中七座(事实上为十个)相邻不远的岛屿，分别为：西沙洲、北岛、中岛、三峙仔、北沙洲、中沙洲、南沙洲，面积都不大，一般都在0.4km²。七个小岛中，有好几个相距仅几百米，远的也不过是几公里。按照50m运行水头估算，至下水库的交通洞长度大约为1km，永兴岛与石岛之间和七连屿之间符合这样的条件。

实施例2

一种抽水蓄能电站系统，如图3和4所示，包括作为上水库的江河或湖泊和开挖在江河或湖泊中岛屿1地下的下水库6。所述上水库和下水库6之间通过连通流道连通，且在该连通流道上布置有抽水蓄能电站7；所述下水库6和抽水蓄能电站7通过交通洞3，8与河岸或湖岸9的地面连通。所述交通洞3，8的一端设置在河岸或湖岸9的地面，该交通洞3，8的另一端与岛屿1连通；所述下水库6开挖在岛屿1的地下。

蓄能发电的方法与实施例1类似，不再赘述。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。