[发明专利]发电蓄能调峰系统及方法

权利要求书

1.一种发电蓄能调峰系统，其特征在于，包括：

控制模块，获取电站的稳定输出电量及电网的需求电量；当所述稳定输出电量超出所述需求电量设定阈值时输出蓄能信号，当所述需求电量超出所述稳定输出电量设定阈值时输出发电信号；

地表水库，底部开设有放水口，所述放水口处设置放水阀；

水轮机，其进水口与所述地表水库的放水口连通，发电端与所述电站的发电端连接；所述放水阀的被控端接收到所述发电信号后开启，所述水轮机为所述电站补充电量；

地下水库，其位于所述地表水库下方，与所述水轮机的出水口连通；

水泵，其供电端与所述电站的发电端连接，其第一端与所述地下水库连通，其第二端与所述地表水库连通，其被控端接收到所述蓄能信号后启动，将所述地下水库中的水抽送至所述地表水库中；

所述地表水库由位于地表的塌陷区形成；

所述地下水库基于煤炭开采后形成的地下采空区建成，位于与地表距离最近的第一开采水平上，其储存的水源包括煤炭开采过程中涌出的地下水和煤炭开采过程中的使用水，其通过垂直钻孔与所述地表水库的放水口连通；所述水泵位于地表，其第一端通过垂直钻孔与所述地下水库连通；

所述地下水库包括井下水库、地下泵和地下清水库；所述井下水库的第一进水口与所述水轮机的出水口连通，第二进水口与所述水源的出口连通；所述地下泵的第一端与所述井下水库的出水口连通，第二端与所述地下清水库的进水口连通；所述地下清水库的出水口与所述水泵的第一端连通；所述水源经井下水库内的岩体和矸石的过滤、吸附与离子交换作用后去除水中杂质，所述地下泵将所述去除水中杂质的水源抽送至所述地下清水库；

还包括N级扩展水库，不同扩展水库分别位于所述第一开采水平下方的不同开采水平上；其中：

n级扩展水库包括n级水轮机、n级井下水库、n级泵和n级地下清水库，n级井下水库中储存的水源包括煤炭开采过程中涌出的地下水和煤炭开采过程中的使用水，n级泵的被控端接收到所述蓄能信号后启动，n为整数且1≤n≤N；n级泵的供电端与所述电站的发电端连接；

当n为1时，n级水轮机的进水口与所述水轮机的附加出水口连通，n级水轮机的出水口与n级井下水库连通，n级泵的第一端与n级井下水库连通，n级泵的第二端与n级地下清水库连通，n级地下清水库与所述地下泵的附加进水口连通；

当n不为1时，n级水轮机的进水口与（n-1）级水轮机的附加出水口连通，n级水轮机的出水口与n级井下水库连通，n级泵的第一端与n级井下水库连通，n级泵的第二端与n级地下清水库连通，n级地下清水库与（n-1）级泵的附加进水口连通；

还包括净水设备，其进水口与所述地表水库的排水口连通，其出水口与用水需求端连通，其供电端通过电控开关与所述电站的发电端连接；

所述控制模块，获取电站的不稳定输出电量，当所述不稳定输出电量达到预设值时输出启动信号；

所述电控开关，其被控端接收到所述启动信号或所述蓄能信号后导通，所述净水设备启动，将所述地表水库中的水净化后输送至所述用水需求端。

2.根据权利要求1所述的发电蓄能调峰系统，其特征在于：

所述塌陷区底部铺设有防渗层。

3.根据权利要求1或2所述的发电蓄能调峰系统，其特征在于，还包括：

计量模块，用于测量所述地下水库中的储水量，并输出与所述储水量对应的计量信号；

所述控制模块，接收所述计量模块输出的所述计量信号，当所述计量信号大于预设计量信号阈值时输出蓄能信号。

4.一种利用权利要求1-3中任一项所述发电蓄能调峰系统执行的发电蓄能调峰方法，其特征在于，包括：

蓄能步骤：控制模块在电站的稳定输出电量超出电网的需求电量设定阈值时输出蓄能信号启动水泵，同时利用电网弃用的稳定输出电量驱动所述水泵将地下水库中的水提升至地表水库中；

发电步骤：控制模块在电网的需求电量超出稳定输出电量设定阈值时输出发电信号开启地表水库放水口处的防水阀，地表水库中的水排至水轮机的进水口带动水轮机转动发电补给电网使用，之后水经水轮机的出水口与进入地下水库中储存；

地下水处理步骤：在开采煤炭过程中，在与地表距离最近的第一开采水平上建造井下水库和地下清水库；煤炭开采过程中涌出的地下水和煤炭开采过程中的使用水进入井下水库，经井下水库内的岩体和矸石的过滤、吸附与离子交换作用后去除水中杂质，地下泵将井下水库中去除杂质的水源抽送至地下清水库；

还包括水处理步骤：控制模块在电站的不稳定输出电量达到预设值时输出启动信号；

电控开关在接收到控制模块输出的蓄能信号后导通，利用电网弃用的稳定输出电量驱动净水设备对地表水库中的水处理，将处理后的水输送至用水需求端；或者，

电控开关在接收到控制模块输出的启动信号后导通，利用电站的不稳定输出电量驱动净水设备对地表水库中的水处理，将处理后的水输送至用水需求端。