[发明专利]一种后采矿废弃矿井地下水库梯度抽水储能系统

说明书

一种后采矿废弃矿井地下水库梯度抽水储能系统，提供了一种更加经济的新能源储能系统和采矿后废弃矿井地下空间、矿井水的二次利用系统。基于废弃矿井的具体开采情况，将不同标高采空区改建为具有相对高差的地下水库，充分利用废弃巷道充当连接通道，主要通道上部出地面与相应设备连接，下部通过各个联络巷连接地下水库，且同标高的地下水库存水量可进行相互补充。主要联络巷中设有水泵房和水电站进行抽水储能和放能，且可根据能量大小选择启动相应标高的水泵房和水电站。通过地面的中央控制室控制整个系统的运行。特别地，该系统中富余的矿井水经污水处理厂处理达标后可供生活区使用，当系统缺水时，又可通过大气降水或部分可回收的生活用水进行补充。该系统在综合利用废弃矿井地下空间和矿井水的基础上，解决了新能源的电力储能问题，为后采矿废弃矿井和即将退出产能的矿井，提供了转型参考。

技术领域

本发明涉及一种后采矿废弃矿井地下水库梯度抽水储能系统，是一种新能源储能技术和采矿后废弃矿井地下空间、矿井水再利用技术。

背景技术

太阳能、风能是绿色无污染的可再生新能源。如今，风能、太阳能系统的装备制造水平和技术水平有了较大进展，能源的接收转换系统有了较大的进步，但储能仍是关键的环节。目前相当一部分储能装置使用铅蓄电池、锂离子、氢镍电池等，先进蓄电池成本较高，大容量储能技术还不成熟，特别是锂离子电池，电池的性能目前尚无法满足储能的要求。且常规的铅蓄电池循环寿命较短，不可深度放电，电池组运行的维护费用偏高，很难满足大规模蓄电的要求。

抽水储能是一种特殊的重力储能，其原理是在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库，将电能转化成重力势能储存起来，在电网负荷高峰期将水从上水池释放到下水池发电。具有存储电能大、存储时间长、响应速度快、每瓦储能运行成本低等优点，但由于其对地势依赖严重，因此选址较为困难，投资周期较大。

根据中国工程院重点咨询项目“我国煤炭资源高效回收及节能战略研究”预测，到2030年，我国去产能矿井数量将达到1.5万处，如果以单个煤矿地下空间60万立方米计算，地下空间约为90亿立方米。

此外，矿井水排放是煤炭开采过程中必不可少的过程，据调查，矿井水的产量约为煤炭的两倍，但其有效利用率低于60％。如果对矿井水进行排放，不仅需要交纳水资源费、污染清理费及排水设备的资源消耗费用外，未经处理的矿井水外排也为地表水、地下水及生活用水、农业用水的水质量起到负面影响。

结合废弃矿井地下空间、地下水的再利用和新能源储能问题，提出一种利用废弃矿井地下空间和矿井水实现抽水储能的储能系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种更加高效经济的储能系统，在废弃矿井地下空间和矿井水再利用的基础上，减少抽水储能的初期投入，解决抽水储能对地理条件的依赖，实现新能源储能的绿色、可持续发展。

本发明实现的过程包括：一、利用采空区建立不同标高的若干地下水库，利用矿井水、含水层水等水源充满地下水库。二、地面建立过滤与净化水系统，该系统需具有小型自来水处理厂功能。三、建立地面污水处理厂与蓄水池。四、利用风能、光伏等新能源产生的多余电能，将下位地下水库的水通过水泵抽至上位地下水库，可根据需存电能的多少选择合适标高的上位水库。五、抽至地面的矿井水经地面污水处理厂处理，达到用水标准可供给生活区用水；六、利用高差，可将地表水或上位水库的水，通过井巷下落至下位水库进行发电，同样可根据发电量的大小选择合适标高的下位水库。

循环步骤四、六可实现存-放能循环。

本发明可根据废弃矿井采空区分布情况，设置若干不同高度的地下水库，且利用原来的回采、准备巷道连接各个地下水库。