一种竖筒覆膜超压水力举重储能方法及其所用的储能装置与流程

本发明涉及一种竖筒覆膜超压水力举重储能方法及其所用的储能装置。

背景技术：

1、随着风能、太阳能等新能源技术的发展与大规模的应用，由于新能源的发电与社会用电时间上的不一致，储能逐渐成为社会发展的瓶颈之一，现有的储能方法主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、电解水制氢储能与电化学储能等，目前抽水蓄能安全度高，技术成熟，能量转换率高，但是需要配备高差很大(一般要求600～800米)的上下池，适宜的地理条件十分有限，建造周期长，一般要6～8年，建造成本高，抽水蓄能电站建造往往产生边坡稳定、生态环境破坏等不良影响。电化学储能存在造价高、储量小、寿命短、废旧电池处理成本高等问题，特别是电化学储能存在爆炸的安全隐患。为了解决储能问题，国内外的专家学者与科研机构开始研究压缩空气储能与电解水制氢储能技术，目前均因存在安全隐患且造价高的原因而难以普遍推广应用。解决储能问题已经成为社会发展亟待解决的重大科技难题，是促进绿色低碳发展、解决能源自主问题的关键环节。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的是提供一种竖筒覆膜超压水力举重储能方法，该方法不受选址条件限制，具有建造速度快，造价低，储能容量大，电能储存与释放速度快，系统转换效率高，安全度高，环保效益好等优越性。

2、该种竖筒覆膜超压水力举重储能方法包括以下步骤：

3、a)建造竖筒基础、竖筒与往复运动柱；

4、b)将具备折叠性能的柔性密封膜折叠，用折叠的柔性密封膜将竖筒与往复运动柱之间的缝隙密封，形成具备体积改变性能的密封空间，且使得往复运动柱具备相对竖筒上下移动的功能；

5、c)用水管将电动抽水机组及水力发电机组与密封空间连通，将电网系统分别与电动抽水机组、水力发电机组连接；

6、d)用电网系统向电动抽水机组供电；

7、e)用电能驱动电动抽水机组运转，将下池中的水加压后注入密封空间，生成超压水体；

8、f)利用柔性密封膜封堵往复运动柱与竖筒之间的缝隙，利用密封空间内的超压水体托举往复运动柱，将电能转化为往复运动柱与水的重力势能，实现电能储存；

9、g)将密封空间内的超压水体注入水力发电机组，同时往复运动柱下沉，用超压水体带动水力发电机组发电，将往复运动柱与水的重力势能转化为电能，并向电网系统供电，实现电能释放；

10、h)重复步骤d)至步骤g)，实现电能的存储与释放，从而完成本发明的竖筒覆膜超压水力举重储能方法。

11、在上述的竖筒覆膜超压水力举重储能方法中，上述的步骤a)可以通过以下步骤实施：

12、1)施工桩基础，施工基坑围护结构兼作下池槽壁的环形地下连续墙；

13、2)开挖基坑；

14、3)施工钢筋混凝土竖筒基础，同步将水管预埋在竖筒基础中，将水管的至少一个出入口伸出竖筒基础；

15、4)在竖筒基础上施工环形检修槽壁，在竖筒内侧范围内填放砂石料作为缓冲垫层，在缓冲垫层上施工往复运动柱，安放钢绞线并制作环状模板，并使得步骤3)中的水管出入口进入竖筒内；

16、5)向步骤4)中施工的模板空腔内的钢绞线中灌注建筑胶，待建筑胶凝固后，形成胶钢结构作为圆形竖筒的侧壁。

17、在上述的竖筒覆膜超压水力举重储能方法中，在上述的步骤b)中，用建筑胶将柔性密封膜的两端分别与往复运动柱、竖筒密封粘结，由往复运动柱、柔性密封膜与竖筒围合成具备体积改变性能的密封空间。

18、在上述的竖筒覆膜超压水力举重储能方法中，在上述的步骤e)中，通过控制电动抽水机组的功率控制电能存储功率。

19、在上述的竖筒覆膜超压水力举重储能方法中，在上述的步骤g)中，通过控制向水力发电机组的注水速度控制电能释放功率。

20、本发明的第二个目的是提供一种竖筒覆膜超压水力举重储能方法所用的储能装置，该储能装置造价低，建造速度快，安全可靠，耐久性好，能顺利实现竖筒覆膜超压水力举重储能方法。

21、该储能装置包括竖筒、往复运动柱、柔性密封膜、竖筒基础、电动抽水机组、水力发电机组、水管、下池八部分，其中的竖筒是竖直放置的一端开口的圆筒状部件，往复运动柱是具备承担竖向压力与水平向压力性能的圆筒状构件或圆柱状构件，柔性密封膜是具备折叠性能并具备承担超静水压力性能的不透水布状部件，竖筒与柔性密封膜连接，往复运动柱与柔性密封膜连接，由竖筒、柔性密封膜与往复运动柱共同组成具备体积改变性能的密封空间，且往复运动柱与竖筒均竖直放置，往复运动柱位于竖筒的内侧，往复运动柱具备相对于竖筒上下往复运动的功能，电动抽水机组、水力发电机组通过水管分别与密封空间连通，下池是具备储水功能的水池。

22、在上述的储能装置中，上述的竖筒的侧壁是由环形布置的钢绞线与填充在钢绞线空隙间的建筑胶组成的构件。

23、在上述的储能装置中，上述的往复运动柱的上部设置有附加配重。

24、在上述的储能装置中，上述的水管上设置有水流控制阀。

25、在上述的储能装置中，上述的竖筒底部设置有缓冲垫层、检修槽壁、检修槽、检修通道与抗压密封门。

26、在上述的储能装置中，上述的往复运动柱中设置有竖直放置的水平定位孔，并在水平定位孔位置设置具备控制往复运动柱垂直度与水平位置功能的导向柱，在导向柱的顶部设置有拉索，在导向柱顶部设置有桁架与行吊，在导向柱之间设置有环状桁架。

27、在上述的储能装置中，上述的导向柱侧壁设置有水平定位与垂直度微调装置，该微调装置包括微调导向器与调距装置两部分，其中的微调导向器为具备调节往复运动柱的水平位置与垂直度功能的器具，调距装置为控制导向柱与微调导向器相对位置的器具，微调导向器与调距装置连接，调距装置与导向柱连接，微调导向器位于导向柱的外侧。

28、在上述的储能装置中，上述的往复运动柱顶部设置有吊索立柱，在往复运动柱向外突出部分与吊索立柱之间设置吊索，吊索沿着吊索立柱周边对称布置。

29、本发明的第三个目的是提供一种竖筒覆膜超压水力举重储能方法所用的储能装置的柔性密封膜维修方法，该方法能对柔性密封膜进行快速维修与更换，速度快，维修造价低。

30、该柔性密封膜维修方法包括以下步骤：

31、1)排除密封空间内的超压水体，使往复运动柱停放在竖筒底部；

32、2)确定柔性密封膜破损位置；

33、3)通过检修通道进入检修槽，在柔性密封膜破损位置，将柔性密封膜竖向撑起，并沿着竖筒内壁或往复运动柱的外表面将柔性密封膜展开铺平；

34、4)用建筑胶将柔性密封膜破损处的内侧表面与补丁密封胶结。

35、本发明的竖筒覆膜超压水力举重储能方法及其所用的储能装置，充分发挥了抽水储能效率高、安全性高、能量转化率高的优点，同时克服了抽水储能选址受限大、建造周期长等缺陷，并极大幅度地降低了抽水储能的造价，极大限度地提高了抽水储能的建造速度，使得抽水储能随处可建、随时能建，具备非常广阔的推广应用前景与十分可观的商业运营价值，社会效益、环境效益与经济效益突出。