[发明专利]一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统及方法

说明书

本发明公开了一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统及方法，该系统包括上水库、下水库、堤坝、机电硐室等；该方法包括：将下水库贮水待用；当风力或太阳能或发电站供大于求，导致电力系统出现剩余电量时，将部分电能输入机电硐室内，并驱动机电硐室内的可逆式抽水蓄能机组将下水库内的水抽到上水库内，将电能转换为水的重力势能，完成抽水蓄能；当风力或太阳能或发电站发电量供不应求，电力系统处于用电高峰时，打开已经完成抽水蓄能的上水库的引水隧洞，上水库内的水利用重力势能驱动机电硐室内的可逆式抽水蓄能机组进行发电，同时水沿引水隧洞和尾水隧洞进入下水库内，将水的重力势能转换成电能送回电网；第四步：重复，实现抽水蓄能循环。

技术领域

本发明属于退出露天矿再利用及清洁能源应用技术领域，具体涉及一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统及方法。

背景技术

露天矿退出后一般会进入闭坑复垦阶段，但由于矿山环境保护与恢复治理方案规划时限长，平整和植被修复慢，如不及时治理，露天采场边坡发生滑坡、崩塌地质灾害的可能性大，地质灾害危险性大，大坑中有多处经年不熄的自燃点，使得露天矿处于粉尘和烟雾之中，时刻威胁着周边工厂和居民的安全和生活。

抽水蓄能技术是目前技术最成熟的、应用最广泛的大规模储能技术，具有规模大、寿命长、运行费用低等优点。抽水蓄能电站的建设可提高风电和太阳能资源等可再生能源的利用和消纳，促进我国可再生能源的发展，减少化石燃料的消耗，减轻风电间歇性出力对电网的不利影响，保障电网的安全稳定经济运行。此外，抽水蓄能在调峰填谷、调频、调相、事故备用和黑启动等方面都具有明显的功效。

2017年3月，Prosper-Haniel煤矿的所有者德国煤炭巨头鲁尔集团(RAG) 与杜伊斯堡-埃森大学合作，计划将废弃井工煤矿建设成一个200MW抽水蓄能电站，电站将作为储能设施参与调峰，以弥补可再生能源电的波动性缺陷，建成后将满足超过40万户居民的日常用电需求，为该地区带来新的经济增长动力。目前国内外还没有利用废弃的露天矿进行抽水蓄能的研究。

利用露天矿进行抽水蓄能是将抽水蓄能技术与废弃露天矿坑相结合，利用露天矿坑与地面天然的地势差实现抽水蓄能，不仅可以获得传统抽水蓄能电站移峰填谷，提高电网运行的稳定性和可靠性，为电网提供调频、调相、事故备用等功能，同时为露天矿的闭坑治理提供了一条新的发展方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统及方法，其可解决移峰填谷、新能源领域电力储存、废弃露天矿再利用等问题，同时为露天矿井的闭坑治理提供了一条新的发展方向。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种利用废弃露天矿进行抽水蓄能的系统，包括上水库、下水库、堤坝、引水隧洞、尾水隧洞、机电硐室、调压室和拦污栅；其中，

上水库为露天矿坑回填区以上，是在回填区的基础上建成的人工蓄水池，下水库为露天矿底部遗留矿坑，堤坝设置在上水库和下水库之间，用于隔绝上水库和下水库，机电硐室设置在连通引水隧洞和尾水隧洞的洞室内，机电硐室内设置有可逆式抽水蓄能机组，引水隧洞一端连通至上水库，另一端与机电硐室一端连通，尾水隧洞一端连通至机电硐室另一端，另一端连通至下水库；调压室设置在机电硐室上游的引水隧洞上或机电硐室下游的尾水隧洞上，拦污栅设置在引水隧洞与上水库的连接口处以及尾水隧洞和下水库的连接口处。

本发明进一步的改进在于，上水库的底部始终高于下水库的水位最高点。

本发明进一步的改进在于，上水库和下水库的库底和边壁均设置有防渗保护措施。

本发明进一步的改进在于，引水隧洞和尾水隧洞均通过阀门和管道组合控制水的通断和流向。

本发明进一步的改进在于，调压室用于平稳由于抽水蓄能电站负荷变化在输水道中引起的流量和压力变化。