[发明专利]一种沉箱/气缸连动多物理量排水蓄能系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种沉箱/气缸连动多物理量排水蓄能系统及控制方法，系统包括：由功能性蓄水罐、控制器、抽排水发电一体机、密封沉箱、水流发电机组、压进排储气系统；所述控制方法包括：1、密封沉箱注水发电压缩气体；1)水流发电机做功功率控制；2)密封沉箱储气和气流发电；3)压缩气体保证水流发电机发电功率；4)调控排气保证压力差；5)控制水流发电机阀门关闭；6)压缩气体排气应急发电；2、排水蓄能；1)余电充足排水保证蓄水最大容量；2)余电少趋近于零时，压缩气体压力排水蓄能；3)压缩气体助力抽排水发电一体机排水蓄能；4)利用余电保证蓄水储能的最大容量。

技术领域

本发明涉及电力能源领域，尤其是一种沉箱/气缸连动多物理量排水蓄能系统及控制方法。

背景技术

众所周知光伏、风力发电的不确定性和不稳定性，造成电网的波动，由此带来的是大面积的弃风和弃光，对于大规模电站损失巨大，西北地区尤为严重。抽水蓄能、压缩空气储能、化学储能是很好的解决方法。抽水蓄能拥有功率大、放电时间长的特点，效率在60％～70％之间，抽水蓄能电站是电力系统重要的调节工具，具有启动灵活、调节速度快的优势，是技术成熟、运行可靠且较为经济的调峰电源与储能电源，主要承担调峰、填谷、调频、调相和紧急事故的备用任务，一是改善特高压电网的运行特性，更好地促进清洁能源消纳能力。二是提高电力系统安全可靠性，在特高压电网中充分发挥“稳定器”、“调节器”、“平衡器”的作用。由此国家加大、加快抽水蓄能电站的设计建设力度。目前抽水蓄能电站集中在南方水源充沛地区地形地貌满足上下储水条件建造，然而海洋、湖泊等不具备上储水条件地区，再有海上风电、水上漂浮光伏都不具备上下储水势能发电条件，无法实现抽水蓄能。另外对于功能性大量用水，如海水淡化、城市供水、大型排水灌溉、大型水冷却系统、海岛储能发电等，能否将在用水过程中的相关物理量充分利用，如压力、流量、浮力、重力转换另一种能量存储。由此如何将大形水体如海洋、湖泊等具有一定规模深度的水体，水的压力、浮力充分利用，将其转换动能发电，提出一种新的储能思路。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种沉箱/气缸连动多物理量排水蓄能系统及控制方法。

所述的沉箱/气缸连动多物理量排水蓄能系统，包括功能性蓄水罐、控制器、抽排水发电一体机、水中密封沉箱、水流发电机组、压进排储气系统；功能性蓄水罐位于水体周边，满足功能用水配备的蓄水罐，如海水淡化、生活用水厂、大型冷却用水、抽水灌溉。其中水体可以是海洋、湖泊、水库、河流等。

其中，密封沉箱考虑承压问题，内部采用蜂窝状结构支撑，结构外形依地势而定，在结构两侧面靠近底部各嵌入安装一套水流发电机组；密封沉箱置于水体下一定的深度，上通过管道分别与抽排水发电一体机和压进排储气系统连接。

密封沉箱上部两侧分别安装有可伸缩抽排水管道和可伸缩主进排气管道，可伸缩抽排水管道经密封沉箱上部一侧贯穿安装，可伸缩抽排水管道下端置于密封沉箱近底部，与密封沉箱内部连通，可伸缩抽排水管道上端与抽排水发电一体机一端连接；

抽排水发电一体机另一端与三通阀门接，抽排水发电一体机通过三通阀门的切换，分别与水体排水管道连通或与功能用水管道连通。

可伸缩主进排气管道一端分别与密封沉箱进排气口阀门和双向逆止阀连接。密封沉箱进排气口阀门与密封沉箱体上一侧连接，形成密封沉箱内部气体对外的流通通道。可伸缩主进排气管道通过双向逆止阀、空压发电一体机、可伸缩进排气管道与多台压缩气体活塞缸连接。可伸缩主进排气管道另一端通过进排气阀门与大气连通。

所述的水流发电机组由水流发电机和水流发电机阀门组成，水流发电机与水流发电机阀门同心圆轴向连接，水流发电机阀门分别安装在密封沉箱两侧的球缺面的外侧，水流发电机安装在密封沉箱两侧球缺面内侧。水流发电机阀门在控制器控制下线性开合，控制水流通过水流发电机的流量，实现发电输出功率的控制。