[发明专利]一种基于水能高效利用的能量管理系统

说明书

本发明公开了一种基于水能高效利用的能量管理系统，包括能量池、储能结构、能量转化系统和管道系统。该系统在用电低谷时将过剩的电力利用水泵将水注入储能结构，将电能转化为水能储存起来，等到用电高峰期时再通过能量转化系统带动电机发电，将水能转化为电能输送给电网。本发明结构简单，具有良好的扩展性，不受地域限制；能量单元的提升储能和下降发电由同一台电机实现，无需额外消耗能量；发电效率可以达到95%以上，相较于化学储能维护成本更低，便于大规模的推广应用。

技术领域

本发明涉及能量存储及发电技术领域，具体涉及一种在用电低谷时将电能转化为水能进行存储，在用电高峰时再将水能高效转化为电能的能量管理系统。

背景技术

随着经济的发展，人民生活水平的提高，社会对电能的需求不断的增长，使电网容量不断扩大，用电结构发生很大的变化，使得各大电网的峰谷差日趋增大。电网的调峰能力和客观上的调峰需要之间的矛盾十分尖锐。随着这两年开建的这些电站陆续投产发电及国家对宏观经济的调控和高耗能企业的限制，低谷时缺乏调峰手段的问题将更为突出，而现在常见的火力发电和核能发电不具备大幅度的功率调节能力，风电、光伏等发电又有很大的不确定和不连续性，从而造成了供电不足或者过剩的情况。

近年来，化学储能技术蓬勃发展，特别是锂电池储能技术得到了快速发展和广泛应用，已成为主流的化学储能方式。但是，锂电池储能本身也面临着循环次数、安全性、成本等方面的挑战，其安全性和经济性仍存在不足。相比之下，物理储能技术虽然安全性和经济性高，但是目前常用的储能方式仍然为抽水蓄能，该方式受到地理条件的限制较大，更为关键的是由于水轮机的结构因素，使得水的容积效率、水力效率和机械效率都有损失，导致发电总效率较低，严重制约了物理储能技术的推广和应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种水能高效利用的能量管理系统，该系统结构简单、效率高，在用电低估时将过剩的电力利用水泵将水注入储能结构，将电能转化为水能储存起来，等到用电高峰期时再通过能量单元带动电机发电，将水能转化为电能输送给电网。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于水能高效利用的能量管理系统，包括能量池、储能结构和能量转化系统，能量池用于储水，储能结构设置在能量池上方，能量转化系统设置在储能结构的一侧；所述储能结构由至少一个分割仓组成，每个分割仓分层分列设置多个进水孔和多个出水孔，多个进水孔和多个出水孔一一相对；所述能量转化系统设置有若干个，每个能量转化系统对应一列出水孔，每个能量转化系统包括电机、能量单元和支撑结构，所述电机设置在支撑结构顶端并通过钢丝绳与能量单元连接，所述能量单元能够沿着支撑结构上下运动；所述能量单元一侧上部设置有进水口，底部设置有自动排水口；所述进水孔通过进水管道、水泵连接能量池，所述进水管道上设置有单向阀，所述出水孔依次连接有电子阀门和接触式密封，所述能量单元下方设置有若干排水弯管，每个排水弯管管口正对一个能量单元的自动排水口，所有排水弯管通过排水管道与能量池连接；每个能量单元可通过所述接触式密封与不同高度处的出水孔连通以使分割仓中的水流入能量单元，当能量单元与排水弯管接触时，所述自动排水口可被排水弯管顶开使能量单元与排水弯管连通，当能量单元远离排水弯管时，所述自动排水口能够自动关闭；所述电机、水泵、单向阀和电子阀门均与控制系统连接。

进一步地，所述分割仓内部由分割仓承重墙分割为多个腔室，分割仓承重墙由分割仓支撑梁支撑，每个腔室均设置进水孔和出水孔。

进一步地，所述支撑结构由4根直角轨道、多个回形支撑和多个一字支撑组成，所述能量单元与所述直角轨道滚动连接。

进一步地，每根直角轨道由两条轨道构成，所述能量单元左右、前后侧面均设置有滚轮，每根直角轨道均与两个侧面的滚轮连接。

进一步地，所述能量单元内上方还设置有水位传感器，所述水位传感器与控制系统连接。

进一步地，所述排水弯管管口设置有密封垫，用于保证能量单元与排水弯管连接的密封性。