專利名稱：水電站蓄能發(fā)電的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利主要涉及風(fēng)電、光電、水電、核電及其它發(fā)電方式，涉及特高壓電網(wǎng)及其它 電力傳輸、蓄能、變配電等領(lǐng)域，涉及水能利用、機(jī)械、建筑等行業(yè)，特別是綠色蓄能領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在此處鍵入技術(shù)領(lǐng)域描述段落。我國(guó)清潔能源資源豐富，據(jù)有關(guān)資料顯示，風(fēng)電資 源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量超過(guò)10億千瓦，水力資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量在5億千瓦左右，太陽(yáng)能資源可開(kāi) 發(fā)裝機(jī)規(guī)模超過(guò)20億千瓦，核電資源也較為豐富。但綠色能源也有一些弊端，主要有風(fēng) 電、光電發(fā)電量極不穩(wěn)定；輸電距離遠(yuǎn)，并網(wǎng)難；難于大規(guī)模儲(chǔ)存等。諸多問(wèn)題給電力用戶 的穩(wěn)定使用帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)，一些綠色電力，還被稱為“垃圾電”，嚴(yán)重影響了綠色電力的健 康發(fā)展。盡可能最大限度地開(kāi)發(fā)和利用綠色資源，盡快建立起綠色的發(fā)電、輸電、儲(chǔ)電、配 電、用電一體化的綠電新格局，已迫在眉睫。各種發(fā)電方式所產(chǎn)生的綠色電力，能即產(chǎn)即用的，可直接即產(chǎn)即用，及時(shí)發(fā)揮應(yīng)有 的作用，直接使用不完的，或不方便直接使用的就需要蓄能，強(qiáng)大的電流需要與之匹配的蓄 能設(shè)施，綠色的電流需要綠色的蓄能裝備。否則，不穩(wěn)定的綠色電流就綠色不起來(lái)。綠色蓄 能范圍還包括用傳統(tǒng)方式生產(chǎn)的各種電力(主要為煤電)。
發(fā)明內(nèi)容
在此處鍵入技術(shù)領(lǐng)域描述段落。我國(guó)的地形地貌極富特征，西高東低，成階梯狀分 布，階梯與階梯之間落差極大，崇山峻嶺不計(jì)其數(shù)，江河湖海間布其間。風(fēng)電、光電富集地呈 邊落分布，而電能消費(fèi)地多在沿海地區(qū)，遠(yuǎn)距離輸電不可避免，因技術(shù)上的原因，過(guò)長(zhǎng)距離 輸電是不經(jīng)濟(jì)的。這樣就需要在東西南北之間，找到一個(gè)“中”點(diǎn)，在發(fā)電與用電之間找到 一個(gè)經(jīng)濟(jì)的、可靠的“中轉(zhuǎn)”站點(diǎn)，在眾多電網(wǎng)如血脈一般運(yùn)行的網(wǎng)脈中，生成一個(gè)健康的、 強(qiáng)壯的、永不停歇的“心臟”，潤(rùn)澤全身，四射活力。這顆“心臟”就是位于西南諸省、區(qū)、市，包括黃河、長(zhǎng)江、怒江、瀾滄江、雅魯藏布江 干流及眾多支流，也包括其它江河水系、水域的干流和支流(如同人體的其它臟器)。利用在這些江流、河流中，已建成、在建、規(guī)劃待建，或?qū)?lái)準(zhǔn)備建設(shè)的各種水電站 (部分水電站發(fā)電能力還可以擴(kuò)充)，將許多源源不斷的“風(fēng)電三峽”、“光電三峽”、“核電三 峽”、“陸上三峽”、“近海三峽”、“海上三峽”等生產(chǎn)的綠色電力，以及用其它發(fā)電方式生產(chǎn) 的各種電力，經(jīng)過(guò)特高壓電網(wǎng)接入，專線接入，電網(wǎng)接入，或其它形式接入的電力，再經(jīng)過(guò)變 壓、變相、穩(wěn)壓等各項(xiàng)工序，通過(guò)興建的大功率、低噪音、高效率的各種抽水設(shè)備、設(shè)施，利用 即有的、或準(zhǔn)備興建的水電站內(nèi)的各種水電發(fā)電裝備、設(shè)施，將部分已發(fā)過(guò)電、或已出過(guò)力、 或已流出大壩的湖水、江河水，快速?gòu)膲魏蟪樗猎兴畮?kù)的壩前，即抽即發(fā)，或蓄能待發(fā)， 達(dá)到按用電需求把不穩(wěn)定的“垃圾電”，生產(chǎn)成穩(wěn)定的“黃金電”，通過(guò)各種輸變電設(shè)備及電 網(wǎng)輸送給廣大終端用戶。回抽水的主要方式如下。
1. 一次抽水，再次發(fā)電。大多數(shù)水庫(kù)都具備此項(xiàng)條件。2. 一次抽水，多次發(fā)電。主要用于截彎取直，引水發(fā)電的上下游水電站。3.多級(jí)水庫(kù)，聯(lián)抽聯(lián)發(fā)。如金沙江上目前已批準(zhǔn)在建的四座巨型水電站，首尾幾 乎相接，可形成聯(lián)抽、聯(lián)蓄、聯(lián)發(fā)的局勢(shì)，產(chǎn)生水庫(kù)群落的整體效應(yīng)。4.多級(jí)抽水，一次或多次發(fā)電。根據(jù)地形需要可分多次泵水，以提高效率。5.其它抽水回流設(shè)施(裝置)及方法。隨著認(rèn)知和裝備的不斷進(jìn)步，抽水回流方法 還會(huì)有更加廣闊的發(fā)展空間?？梢愿鶕?jù)蓄能需求和庫(kù)容大小，視水、電等情況，反復(fù)抽水、回流，天量蓄水發(fā)電。 抽水回流方式可以采取直接泵流；噴水回流；聚流、引流、再泵流回庫(kù)；先泵流，后通過(guò)渠 道、涵洞、各種管路等多種形式抽水、回流；還可以在側(cè)面山體筑堰聚水，面水一側(cè)，鑿若干 淺洞以回流，側(cè)面山體安裝隱蔽或表露型的回流管路及抽水、電氣設(shè)備等方法?；亓鞴艿酪?可通過(guò)壩體內(nèi)、壩體外、山前山體，或壩前、壩中、壩后，及其它能抽水回流至原水庫(kù)的方式 方法，實(shí)現(xiàn)快速回流、蓄能發(fā)電的目的。抽水回流所用的管道，可以采用各種材質(zhì)及形制。抽水“龍頭”部分，可建成固定設(shè)施或浮塢抽水、濾沙，出水“龍頭”部分，如條件許 可，可按不同高度分設(shè)若干電控出水口，以節(jié)約電能。從抽水回流到引水發(fā)電，循環(huán)周期較 短，并可調(diào)節(jié)，不會(huì)對(duì)航運(yùn)造成大的影響。如準(zhǔn)備抽水回流的湖水、江河水，含有較多泥沙， 可經(jīng)過(guò)濾沙后，再回抽入原水庫(kù)。水庫(kù)周邊還可以建造一些小型風(fēng)、光電發(fā)電裝置。將綠電 電力或其它電力輸入蓄能、輸出使用，應(yīng)按“就近”原則辦理。抽水回流蓄能后又發(fā)電并上網(wǎng)輸出的電力，其發(fā)電量可按所蓄水庫(kù)水資源的平均 發(fā)電量，減除合理?yè)p耗后確定。因原水庫(kù)滲水、漏水基本處于飽和狀態(tài)，抽水回流后滲漏率 較低。此抽水回流蓄能發(fā)電方法，對(duì)環(huán)境是友好的。所有措施及方法都不能影響水庫(kù)和大 壩的安全。抽水回流設(shè)計(jì)，可參照發(fā)電、輸變電及抽水蓄能電站的相關(guān)部分，科學(xué)設(shè)計(jì)。通過(guò)抽水回流蓄能發(fā)電，使原有的水庫(kù)和準(zhǔn)備興建水庫(kù)的各種發(fā)電設(shè)備，盡可能 滿負(fù)荷工作，形成特有的水庫(kù)蓄能、發(fā)電群落，整體產(chǎn)生“心臟”效應(yīng)，社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益極其 可觀。主要優(yōu)點(diǎn)可以大規(guī)模、有效地、合理地利用風(fēng)、光、水等可持續(xù)使用的資源，用綠 色的方式蓄電、發(fā)電、輸配電，極具示范效應(yīng)；更可以大量節(jié)約使用土地；部分緩解蓄水與 放水之間的矛盾；促進(jìn)中西部和邊遠(yuǎn)地區(qū)的發(fā)展；提高庫(kù)水發(fā)電水頭，保持水電站高水位 運(yùn)行，提高設(shè)備出力水平，對(duì)綠色電力及傳統(tǒng)電力進(jìn)行日、周、月、季、年度的調(diào)控，增加發(fā) 電量，利用晝夜電價(jià)差可在短期內(nèi)反復(fù)蓄、發(fā)電，并使跨境電力貿(mào)易成為可能，產(chǎn)生更好的 效益；該系統(tǒng)技術(shù)成熟，設(shè)備簡(jiǎn)單、可靠、實(shí)用、安全；投資少，見(jiàn)效快，回報(bào)大，效率高，持續(xù) 久，為綠色電力及其它電力提供安全可靠的“停車場(chǎng)”、“集散地”、“蓄水池”和“聚寶盆”。缺點(diǎn)及對(duì)策擔(dān)負(fù)重要防汛任務(wù)的骨干水電站，在汛期的若干天內(nèi)，不能抽水回 流，此時(shí)可啟用備用電廠，發(fā)揮其它水電站，和其它蓄能、儲(chǔ)能措施的出力水平，保證電力的 穩(wěn)定供應(yīng)。上述綠色電力，除現(xiàn)有的綠色發(fā)電技術(shù)外，還包括新的綠色光電、風(fēng)電、水電、核電 等綠色能源，及正在發(fā)展形成的新興的各種綠色發(fā)電技術(shù)所產(chǎn)生的各種電力。未盡事宜可參照相關(guān)設(shè)計(jì)。
(1)壩前水；(2)水電站大壩；(3)壩后水；(4)岸；(5)泵房；(6)聚水渠涵；(7) 穿壩抽水管路；(8)越壩抽水管路；(9)側(cè)面抽水管路；(10)發(fā)電機(jī)；(11)電源電纜；(12) 升壓送電設(shè)備及電網(wǎng)。
具體實(shí)施例方式電源電纜(11)輸入的電力經(jīng)變壓、變相后，接入泵房(5)，用各種抽水設(shè)備將部分 壩后水(3)，直接抽水回流至原水庫(kù)壩前，并同壩前水(1)完全融合，此時(shí)抽水回流后的壩 后水(3)同壩前水(1)共同作用，繼而引起兩項(xiàng)大變化一是可供發(fā)電的來(lái)水量增加，可以 直接增加發(fā)電機(jī)的工作臺(tái)數(shù)，二是增加新融合后壩前水(1)的動(dòng)能、勢(shì)能和壓力能等能量資 源。如用于發(fā)電機(jī)發(fā)電可以提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。根據(jù)各方面的需要，把融合后壩前水的重力 勢(shì)能，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過(guò)發(fā)電機(jī)(10)轉(zhuǎn)化為寶貴的電能，從而增加發(fā)電量，并通過(guò)升壓送 電設(shè)備及電網(wǎng)(12)送出，于此同時(shí)，壩前水變成壩后水，部分壩后水被抽水回流至壩前，再 次用于蓄能和發(fā)電，再一次又一次的反復(fù)做功。穿壩的抽水管路(7)可在壩前分設(shè)電控出 水口。從側(cè)面抽水回流的管路，可建聚水渠涵(6)回流至原水庫(kù)，面水一側(cè)分設(shè)不同高度出 水口。穿壩抽水管路(7)適用于待建的水電站，越壩抽水管路(8)、側(cè)面抽水管路(9)和聚 水渠涵(6)適用于已有水電站。各種方法均可設(shè)多條回水管路。抽水回流和引水發(fā)電可以多次循環(huán)進(jìn)行。
權(quán)利要求
利用黃河、長(zhǎng)江、怒江、瀾滄江、雅魯藏布江干流及眾多支流，以及其它江河水系、水域的干流和支流中，已建成、在建、規(guī)劃待建，或?qū)?lái)準(zhǔn)備建設(shè)的各種水電站(部分水電站發(fā)電能力還可以擴(kuò)充)，將許多源源不斷的“風(fēng)電三峽”、“光電三峽”、“核電三峽”、“陸上三峽”、“近海三峽”、“海上三峽”等生產(chǎn)的綠色電力，以及用其它發(fā)電方式生產(chǎn)的各種電力，經(jīng)過(guò)特高壓電網(wǎng)接入，專線接入，電網(wǎng)接入，或其它形式接入的電力，再經(jīng)過(guò)變壓、變相、穩(wěn)壓等各項(xiàng)工序，通過(guò)興建的大功率、低噪音、高效率的各種抽水設(shè)備、設(shè)施，利用即有的、或準(zhǔn)備興建的水電站內(nèi)的各種水電發(fā)電裝備、設(shè)施，將部分已發(fā)過(guò)電、或已出過(guò)力、或已流出大壩的湖水、江河水，快速?gòu)膲魏蟪樗猎兴畮?kù)的壩前，即抽即發(fā)，或蓄能待發(fā)，達(dá)到按用電需求把不穩(wěn)定的“垃圾電”，生產(chǎn)成穩(wěn)定的“黃金電”，通過(guò)各種輸變電設(shè)備及電網(wǎng)輸送給廣大終端用戶。
2.回抽水的主要方式一次抽水，再次發(fā)電。大多數(shù)水庫(kù)都具備此項(xiàng)條件；一次抽水， 多次發(fā)電。主要用于截彎取直，引水發(fā)電的上下游水電站；多級(jí)水庫(kù)，聯(lián)抽聯(lián)發(fā)。如金沙江 上目前已批準(zhǔn)在建的四座巨型水電站，首尾幾乎相接，可形成聯(lián)抽、聯(lián)蓄、聯(lián)發(fā)的局勢(shì)，產(chǎn)生 水庫(kù)群落的整體效應(yīng)；多級(jí)抽水，一次或多次發(fā)電。根據(jù)地形需要可分多次泵水，以提高效 率；其它抽水回流設(shè)施(裝置)及方法。隨著認(rèn)知和裝備的不斷進(jìn)步，抽水回流方法還會(huì)有 更加廣闊的發(fā)展空間。
3.可以根據(jù)蓄能需求和庫(kù)容大小，視水、電等情況，反復(fù)抽水、回流，天量蓄水發(fā)電。抽 水回流方式可以采取直接泵流；噴水回流；聚流、引流、再泵流回庫(kù)；先泵流，后通過(guò)渠道、 涵洞、各種管路等多種形式抽水、回流；還可以在側(cè)面山體筑堰聚水，面水一側(cè)，鑿若干淺洞 以回流，側(cè)面山體安裝隱蔽或表露型的回流管路及抽水、電氣設(shè)備等方法?；亓鞴艿酪部赏?過(guò)壩體內(nèi)、壩體外、山前山體，或壩前、壩中、壩后，及其它能抽水回流至原水庫(kù)的方式方法， 實(shí)現(xiàn)快速回流、蓄能發(fā)電的目的。抽水回流所用的管道，可以采用各種材質(zhì)及形制。
全文摘要
本發(fā)明將需要蓄能的電力，利用水電站的各種設(shè)備、設(shè)施，通過(guò)興建各種抽水設(shè)備、設(shè)施，將水電站的壩后水部分抽水回流至原水庫(kù)壩前，達(dá)到蓄能的目的，新融合后的壩前水所產(chǎn)生的動(dòng)能、勢(shì)能和壓力能等能量資源，轉(zhuǎn)換成發(fā)電設(shè)備的機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的電能，并上網(wǎng)送出。本發(fā)明通過(guò)建立群庫(kù)群站與其它水電站相結(jié)合的巨大電能儲(chǔ)備平臺(tái)，可有效解決電力，尤其是綠色電力的蓄能難題，從而促使綠色電力更大規(guī)模、更快速度、更廣范圍內(nèi)健康發(fā)展，并利用特高壓電力傳輸技術(shù)、智能電網(wǎng)技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、蓄電、用電、輸變電可調(diào)可控可持續(xù)發(fā)展的良好局面，為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展服務(wù)。
文檔編號(hào)E02B9/00GK101942821SQ20101025883
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:王曉林