[发明专利]一种蓄水发电装置及其蓄水方法

说明书

技术领域

本发明涉及抽水蓄能发电技术领域，具体涉及一种蓄水发电装置及其蓄水方法。

背景技术

我国从2003年开始引进国外的“抽水蓄能发电”技术与设备，而后做进一步的消化吸收以逐步实行国产化。抽水蓄能发电可以蓄水防洪，在雨水丰富的季节将水源存储以备缺水季节使用，而且可以用于调节电网的负荷，实现削峰填谷。

现有的抽水蓄能发电装置，一般是在夜晚利用水泵将水抽到高处的蓄水池中，并在白天将蓄水池中的水排出，从而带动水轮发电机发电。由于蓄水池具有一定的深度，而蓄水池的进水管一般设置在其上方，在蓄水过程中，水泵需将水抽至蓄水池上方的进水管处，然后水体在重力的作用下落至蓄水池的底部，相应地导致水体的势能减小，造成了能源的浪费，而蓄水池的深度越大，被浪费的能源就越多。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种蓄水发电装置及其蓄水方法，以降低在抽水蓄能过程中能源的消耗。

第一方面，本发明提供的一种蓄水发电装置，包括储水池、蓄水装置和动力提供装置；所述蓄水装置包括多层高低排列的蓄水罐，所述每个蓄水罐均设置有控制其排水的排水阀门；所述储水池与蓄水装置之间设置有注水管路，该注水管路与所述每个蓄水罐内部连通，所述每个蓄水罐对应的注水管路上设置有进水阀门；所述动力提供装置用于将水输送至所述每个蓄水罐中。

本发明中，蓄水装置为分级结构，包括多层高低排列的蓄水罐，需要蓄水时，开启相应蓄水罐的进水阀门，然后由动力提供装置将储水池中的水通过注水管路输送至相应地蓄水罐中，当蓄水罐中充满水后，关闭相应蓄水罐的进水阀门，当所有蓄水罐中均充满水后，即完成了蓄水过程；在需要放水时，开启相应蓄水罐的排水阀门，蓄水罐中的水将排出至外界。假设传统蓄水装置的高度为h，可以容纳水体的总质量为M，则在理想情况下，将蓄水装置内充满水需要动力提供装置做功Mgh；假设本发明中将该蓄水装置等分为4份，则在理想情况下，将该蓄水装置内充满水需要动力提供装置做功与传统蓄水装置相比减小了37.5％；那么如果在同样容积和高度的情况下，本发明中的蓄水装置等分为a个蓄水罐，在理想情况下，将各蓄水罐内充满水需要动力提供装置做功Mgh(1+1/a)/2，与传统蓄水装置相比减小了50(1-1/a)％，可见，蓄水装置等分的数量越多，动力提供装置做功就越小，当蓄水装置等分为10个蓄水罐时，动力提供装置所做的功将会减小45％，大幅降低了在抽水蓄能过程中能源的消耗。

优选地，所述蓄水装置从下至上依次为1个基础蓄水罐组和n个提升蓄水罐组；所述基础蓄水罐组和每个提升蓄水罐组分别包括m个所述蓄水罐；所述基础蓄水罐组中的各蓄水罐之间通过注水管路相互连通，单个提升蓄水罐组中的各蓄水罐之间互不连通；所述基础蓄水罐组的第x层的蓄水罐与所有提升蓄水罐组的相同层的蓄水罐之间通过注水管路相互连通，其中1≤x≤m。

基础蓄水罐组的m个蓄水罐通过注水管路相互连通，因此，在注水时，开启基础蓄水罐组的所有进水阀门，由动力提供装置将水输送至基础蓄水罐组的各蓄水罐内，基础蓄水罐组的蓄水罐从下至上依次充满水，蓄水罐内充满水后，即关闭相应的进水阀门；当基础蓄水罐组的m个蓄水罐均充满水后，动力提供装置即将基础蓄水罐组的第x层蓄水罐输送至其上一级的提升蓄水罐组的相同层蓄水罐中，由于提升蓄水罐组的m个蓄水罐之间互不连通，因此基础蓄水罐组的m个蓄水罐中的水可以同时被输送至其上一级提升蓄水罐组的m个蓄水罐中，然后充满水的提升蓄水罐组再将水向其上一级提升蓄水罐组输送，如此循序渐进，直到将水输送至最顶层的提升蓄水罐组的m个蓄水罐中；在基础蓄水罐组中的水均输送至其上一级提升蓄水罐组中后，动力提供装置会再次将储水池中的水输送至基础蓄水罐组中，再进行如上提水循环，直到所有蓄水罐中均充满水为止。本发明中的提升蓄水罐组可以按照需求增设，可以实现灵活的蓄水防洪。

优选地，还包括水轮发电机，该水轮发电机与设置在顶部的多个蓄水罐的出水端连接。

水轮发电机的转速必须达到一定值时其才可以处于最佳发电状态，因此只将位于高处的、水体下落速度能满足水轮发电机发电需求的蓄水罐的出水端与水轮发电机相连，以达到排水发电的目的；由于国家电网昼夜负荷差异较大，因此为了调节电网负荷，可以在电网负荷小的夜晚将蓄水装置内蓄满水，并在电网负荷高的白天由蓄水装置向水轮发电机排水发电，以缓解电网的压力，实现了削峰填谷。