[发明专利]一种全地下抽水蓄能电站及其形成方法

说明书

本发明提供一种全地下抽水蓄能电站，其特征在于，包括：高位储水区、中位储水区和低位储水区；输水通道，连通于高位储水区与中位储水区之间，及连通于中位储水区和低位储水区之间；以及双向发电机组，设置于高位储水区与中位储水区之间、及设置于中位储水区与低位储水区之间，利用所述双向发电机组经所述输水通道抽水蓄能或发电；其中，至少中位储水区和低位储水区作为地下储水区，所述地下储水区位于废弃矿井的地下空间。该全地下抽水蓄能电站通过充分利用废弃矿井的地下空间，并设计多层具有不同高差的地下储水区，从而形成梯级高差进行势能与电能转换，实现抽水蓄能可靠性和稳定性的提高。

技术领域

本发明涉及矿业工程及水利工程领域，具体涉及一种全地下抽水蓄能电站及其形成方法。

背景技术

随着煤炭资源的枯竭以及我国能源结构调整等因素影响，大量矿井报废关闭或进入报废过渡阶段，据统计，截止2015年底，我国煤矿的报废量就达到2888座。煤矿报废后留下的矿洞一般均具有空间大、深度不一、不同高差、水源充足等特点，这些条件恰恰是建设抽水蓄能电站的有利条件。

我国大部分煤矿都在北方地区，而北方地区由于地形条件限制，选址问题一直困扰抽水蓄能电站建设。利用废弃矿井建设蓄能电站是一种很有前景的储能方式，不仅有利于拓宽蓄能选点范围，使站址向负荷中心、新能源基地、特高压线路交集处等靠近，促进电网安全稳定运行，并可根据矿区能源开发情况，构成新能源微电网系统，使矿区从工业耗水耗电大户转变为新能源电源输出地；同时利用矿洞建设蓄能可以减少筑坝工程量和征地费用，缓解水源蒸发问题，有效节约项目投资；此外还可促进矿区自然生态环境的恢复，带动周边相关产业发展，实现变废为宝，且不需要山谷条件、耕地、移民问题较小，具有突出环境和社会效益。

然而，利用废弃矿井建设抽水蓄能电站与传统抽水蓄能电站有所不同，受地质、环境、设备影响，水库的选址以及电站的布局方式影响着整个电站的稳定性和经济效益，此外，由于抽水蓄能电站通常需设置在地下500-1000米左右，对于大型机组在地下的布置也带来了很多限制。

因此，亟需一种新的抽水蓄能电站及其形成方法，以优化其运行方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种全地下抽水蓄能电站及其形成方法。所述全地下抽水蓄能电站通过利用废弃矿井作为抽水蓄能的地下空间，并设计具有不同水平高差的高位储水区和低位储水区作为地下储水区，从而利用高位储水区和低位储水区均为废弃矿井的地下空间，实现将废弃矿井变废为宝的积极的生态和经济双赢。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供一种全地下抽水蓄能电站。其中，所述全地下抽水蓄能电站包括高位储水区和低位储水区、输水通道以及双向发电机组。所述输水通道连通于高位储水区与中位储水区之间。所述双向发电机组设置于高位储水区与中位储水区之间，利用所述双向发电机组经所述输水通道抽水蓄能或发电。其中，所述高位储水区和所述低位储水区作为地下储水区，所述地下储水区位于废弃矿井的地下空间。

根据本发明的一个实施方式，所述废弃矿井的地下空间包括巷道、采空区和井筒，在所述巷道内构建地下储水区，在所述井筒内构建输水通道。

根据本发明的一个实施方式，各所述地下储水区的至少一侧设有封堵墙，所述封堵墙设有控制阀门。

根据本发明的一个实施方式，所述高位储水区与低位储水区之间的高差小于所述双向发电机组的最高扬程。

根据本发明的一个实施方式，所述高位储水区与低位储水区之间的高差为200～400m。

根据本发明的一个实施方式，还包括太阳能和/或风能发电装置，所述太阳能和/或风能发电装置与全地下抽水蓄能电站构成风光发电互补系统。