本技术涉及一种物体重力水压蓄能和释能的抽水电站,包括用于抽水和发电的水轮机和电机,以及在抽水电站基座上安装有重物水压可变容积泵的装置和抽水电泵,该重物水压可变容积泵的装置与抽水电泵和水轮机之间有导流管道相连通。
背景技术:
0、技术背景
1、抽水蓄能电站源于下水库低水位与上水库高水位的落差所具有的势能。利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库蓄能,在电力负荷高峰时再放水至下水库发电。抽水蓄能机组的型式有四机式、三机式、可逆式。四机式整套机组由水轮机、发电机、水泵及电动机组成。水轮机和发电机为一套机组,供发电用;电动机和水泵为另一套机组,供抽水用。四机式为早期抽水蓄能电站采用的形式。机组在启动和制造方面,比其他组合型式简单,但是设备多,厂房面积大,投资较高。三机式由水泵、水轮机和电动-发电机三者通过联轴器联在一起。抽水时,由电动-发电机带动水泵抽水运行;发电时,水轮机带动电动-发电机以发电方式运行。两种运行方式的旋转方向相同,相互转换迅速。启动一般不另设专门启动设备,用水轮机直接带动电动-发电机启动。三机式有卧轴和立轴两种。卧轴式机组维修拆卸方便,但占地面积大;立轴式机组厂房比较高,占地面积小。可逆式由可逆水泵-水轮机和电动-发电机组成。水轮机兼作水泵,发电机兼作电动机。可逆水泵水轮机的转轮是特殊设计的两用转轮。正向运行时为水轮机,反向时为水泵。因为一机两用,所以两种工况不可能都达到最优,效率低。
2、抽水蓄能电站是电力系统的重要电源,并在电网系统中起到调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等作用。抽水蓄能电站一般与火电、核电、光电、风电等配合运行,具有“削峰填谷”作用,能提高电网安全稳定运行能力,优化电力资源配置。提高了电网系统对风电、光电等波动性电源的消纳能力,充分利用清洁的可再生能源。
3、抽水蓄储能是目前比较成熟的储能技术,而且效率高达75%左右。抽水蓄能电站是物理储能,经济环保。但是,抽水蓄能电站受地理条件和水文条件的限制,不能大规模的建设。上水库与下水库需要比较高的落差来提升水体的势能。上水库需要足够大的库容,才能储蓄大容量的水。上水库还需要有良好的地质条件以防止水的渗漏。因此,抽水蓄能电站受地理条件的制约很大,而且占用地理面积大,对上水库蓄水的渗漏、蒸发和挥发等因素的损耗也不少。
技术实现思路
1、为克服上述抽水蓄能电站所存在的缺陷,本实用新型所要解决的技术问题提是供一种不受地理条件的制约,水文条件的水体高程落差的限制。可随地建设,占用地少,没有水体的渗漏、蒸发和挥发等问题,有利于提升蓄能和释能利用效率更高的抽水电站。
2、本实用新型为解决所述技术问题的抽水电站是这样加以解决的:包括在抽水电站基座上安装有重物水压可变容积泵的装置,用于将下水库的水体通过导流管道输送到重物水压可变容积泵的装置内的抽水电泵,用于发电的水轮机和电机,用于连通重物水压可变容积泵的装置和抽水电泵以及水轮机的导流管道,在抽水电站基座周围设有下水库并储存有水体,重物水压可变容积泵的装置有可变化容积用于容纳水体,重物水压可变容积泵的装置通过导流管道与抽水电泵和水轮机之相连通。重物水压可变容积泵的装置由活塞和泵缸组成,活塞安装在泵缸内并承载重量物体往复上升或下降活动,重量物体的比重大于水体的比重。该重量物体可以是混凝土,还可以是钢铁或其他物质。泵缸垂直固定安装在基座上,泵缸底部设有水体的出入口与导流管道相连通,泵缸顶部设有活塞承载重量物体的出入口;活塞上设有与泵缸之间保持活动密封接触的密封装置,该密封装置是在活塞体外围圆周边沿设有多道圆环形凹槽并安装以之相适合的多道圆环形密封圈,多道圆环形密封圈采用以柔性接触方式的材料密封,该材料可以是橡胶,还可以是硅胶。导流管道与抽蓄水泵之间的相连接口处设有回止阀,该导流管道与水轮机之间的相连接口处还设有控制调节阀。
3、采用上述结构的抽水电站,优选方案是采用专用的高压抽水电泵,以及专用于发电的水轮机和电机。抽水电站的结构形式可以根据实际要求进行各种组合方式。一般情况下,一个重物水压可变容积泵的装置配套一个水轮机和电机,以及一个到几个不等的抽水电泵。而多个重物水压可变容积泵的装置相组合,配套一个到几个不等的水轮机牙和电机,以及相应的抽水电泵数量。抽水电站的规模可以根据实际情况要求设置重物水压可变容积泵的装置数量,从几十个到几百个,甚至成千上万个不等,并配套相应的抽水电泵和水轮机以及电机的数量。采用所述组合方式结构的抽水电站,能够灵活、快速有效地消纳电能输入从小容量到大容量的巨大变化,有利于提高抽水蓄能的效率。
1.一种物体重力水压蓄能和释能的抽水电站,包括用于抽水和发电的水轮机(40)和电机(41),该水轮机(40)与上水源和下水源之间有导流管道(20)相连通,在抽水电站基座(52)周围设有下水库(51)并储存有水体(50),其特征在于,在抽水电站基座(52)上安装有重物水压可变容积泵的装置(10),用于将下水库(51)的水体(50)通过导流管道(20)输送到重物水压可变容积泵的装置(10)内的抽水电泵(30),用于连通重物水压可变容积泵的装置(10)和抽水电泵(30)以及水轮机(40)的导流管道(20),所述重物水压可变容积泵的装置(10)有可变化容积(16)用于容纳水体(50),该重物水压可变容积泵的装置(10)通过导流管道(20)与抽水电泵(30)和水轮机(40)之相连通。
2.根据权利要求1所述的抽水电站,其特征在于:所述重物水压可变容积泵的装置(10)由活塞(11)和泵缸(12)组成,所述活塞(11)安装在泵缸(12)内并承载重量物体(17)往复上升或下降活动,所述泵缸(12)垂直固定安装在基座(52)上,该泵缸(12)底部设有水体(50)出入口(18)与导流管道(20)相连通,泵缸(12)顶部设有活塞(11)承载重量物体(17)的出入口(19),在所述活塞(11)上设有与所述泵缸(12)之间保持活动密封接触的密封装置(13)。
3.根据权利要求2所述的抽水电站,其特征在于:所述密封装置(13)是在所述活塞(11)外围圆周边沿设有多道圆环形凹槽(14)并安装以之相适合的多道圆环形密封圈(15),所述多道圆环形密封圈(15)随活塞(11)上升或下降活动将活塞(11)与泵缸(12)之间相对变化的间隙活动密封,该圆环形密封圈(15)的材料可以是橡胶,或者是硅胶。
4.根据权利要求2所述的抽水电站,其特征在于:所述重量物体(17)的比重大于水体(50)的比重,该重量物体(17)可以是混凝土,或者是钢铁。
5.根据权利要求1所述的抽水电站,其特征在于:所述导流管道(20)与抽水电泵(30)相连接口处有回止阀(31)。
6.根据权利要求1所述的抽水电站,其特征在于:所述导流管道(20)与水轮机(40)相连接口处有控制调节阀(21)。
7.根据权利要求1所述的抽水电站,其特征在于:所述导流管道(20)与多个重物水压可变容积泵的装置(10)相连通。
8.根据权利要求1所述的抽水电站,其特征在于:所述导流管道(20)与多个水轮机(40)相连通。
9.根据权利要求1所述的抽水电站,其特征在于:所述导流管道(20)与多个抽水电泵(30)相连通。