[实用新型]利用虹吸效应的废弃井巷与地表联合抽水储能系统

说明书

本实用新型公开一种利用虹吸效应的废弃井巷与地表联合抽水储能系统，解决了新能源领域发展中电力储存、废弃矿井空间利用、采空区酸性水治理、矿井水地表利用以及地下硐室和巷道系统施工难度；巷道位于废弃井巷上方，并与井筒连通，井筒的上端与地面连通，巷道内设置有机电硐室，可逆式抽水蓄能机组通过第三通水道与地表储水池连通，可逆式抽水蓄能机组上还连接有多个第一通水道和第二通水道，将地表储水池内的水排入废弃井巷内，并通过可逆式抽水蓄能机组发电，废弃井巷内的水经第一通水道、第二通水道提升到地表储水池内，进行抽水蓄能，上方的废弃井巷利用虹吸效应将水提升后排放至下方的废弃井巷，并利用水的重力势能发电。

技术领域

本实用新型一种利用虹吸效应的废弃井巷与地表联合抽水储能系统，属于废弃矿井采空区再利用与新能源应用技术领域。

背景技术

新能源发电以其燃料成本低，环境污染少等优点成为发展最快的发电形式，在能源结构中扮演着不可或缺的角色，发展可再生能源是许多国家推进能源转型的核心内容和应对气候变化的重要途径，也是我国推进能源生产和消费革命、推动能源转型的重要措施。2016年全国风电装机14864万千瓦，太阳能发电7742万千瓦，分别占全国的电力装机总量的9%和5%。但是由于风能，太阳能的的间歇性、随机性，增加了新能源并网输出功率的不确定性，增加了电力系统调度的难度，很大程度上制约了新能源技术的发展，很多地区出现了大规模的弃风和弃光现象。储能技术被认为是提升电网接纳风电和太阳能发电的能力的重要手段。

电池储能、热储存、抽水蓄能等储能技术可以起到移峰填谷、提高电网运行稳定性和经济性，以及为电网提供调频、调相、事故备用等作用，可以有效解决新能源电力系统中大规模弃风、弃光的现象。

抽水蓄能技术已经成功运用了100多年，它是目前人类大规模电能储蓄中成熟度最高、可靠性和经济性最好的技术。抽水储能指将水抽到高处的蓄水池中储存，需要时再开闸放水，利用水力涡轮发电的一种蓄能方式。

随着煤炭去产能的深入推进，大批煤矿被淘汰，成为废弃矿井。在煤炭去产能、矿区转型发展的大背景下，废弃矿井利用项目顺势而生，其中废弃矿井空间利用就是一个热点研究内容。

到2020年，我国废弃矿井数量将达到约1．2万个，按每个矿井60万立方米计算，将包含72亿立方米地下空间资源。波兰、德国、美国、澳大利亚等国家在废弃矿井资源化利用方面做了大量探索，主要利用模式包括：旅游和科普教育、地下储库、特殊实验或疗养场所。2017年3月，德国煤炭巨头鲁尔集团（RAG）决定与杜伊斯堡-埃森大学合作，计划将服役150年的Prosper-Haniel煤矿于2018年关停以后改造成一个200MW的抽水蓄能水电站，用于储存过剩的风能和太阳能，这是全世界第一个建设规划中的抽水储能电站。

废弃矿井抽水储能技术将传统的抽出储能技术与废弃矿井治理相结合，利用废弃井巷间或其与地表的势差实现抽水储能，不仅可以获得传统抽水蓄能电站移峰填谷、提高电网运行稳定性和经济性，为电网提供调频、调相、事故备用等功能，同时还具有不依赖地表地形，可以大规模节约地面土地资源等优势。

废弃矿井抽水储能是现阶段废弃矿井空间利用的重要研究领域，综合考虑矿井老空水的酸性对环境的污染和抽水储能设备、管道系统的腐蚀、矿井水地表利用以及废弃矿井中大量水体突水威胁和工程施工难度等方面因素。在此提出了一种利用虹吸效应的废弃矿井与地表联合抽水储能的系统和方法。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术存在的不足，提供了一种利用虹吸效应的废弃井巷与地表联合抽水储能系统，解决了新能源领域发展中电力储存、废弃矿井空间利用、采空区酸性水治理、矿井水地表利用以及地下硐室和巷道系统施工难度和安全性等问题。