一种采用地下洞库进行抽水蓄能的系统及方法与流程

1.本发明涉及蓄能技术领域，具体而言，涉及一种采用地下洞库进行抽水蓄能的系统及方法。


背景技术：

2.目前国内外采用有坝抽水蓄能技术，在自然条件具备可储水的山体、河流、村庄，通过筑坝拦截水源建设水库，利用上下水库高差进行储能发电。
3.但是该抽水蓄能方法存在一些缺点，例如，地面大批农田、林地、村庄被淹没，严重破坏生态环境，投资大、周期长。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种采用地下洞库进行抽水蓄能的系统，解决现有技术的不足，其能在地下和山体内开挖洞库不破坏生态环境、节约土地，水土不流失(洞库内水不会蒸发)，具有环保、节能的优点，该结构设计合理，实用性强。
5.本发明的另一目的在于提供一种采用地下洞库进行抽水蓄能的方法，其能利用弃电进行储能发电，其具有上述系统的所有有益效果的同时，能进一步起到节能的效果。
6.本发明的实施例是这样实现的：
7.本技术实施例提供一种采用地下洞库进行抽水蓄能的系统，其包括：
8.洞库组件，所述洞库组件包括第一洞库单元、第二洞库单元、第三洞库单元和连接导洞，所述第一洞库单元设置于山体内，所述第二洞库单元设置于地下，且所述第一洞库单元和所述第二洞库单元之间具有高度差，所述连接导洞分别与所述第一洞库单元和所述第二洞库单元相互流体连通，所述第三洞库单元和所述第二洞库单元位于同一水平面上；
9.电能转换组件，所述电能转换组件包括水泵、水轮机和设置于所述第三洞库单元的变电站，所述水泵和所述水轮机均与所述变电站电性连接，且所述水泵用于将流体从所述第二洞库单元通过所述连接导洞传递到所述第一洞库单元，所述水轮机用于发电。
10.该采用地下洞库进行抽水蓄能的系统在地下和山体内开挖洞库不破坏生态环境、节约土地，水土不流失(洞库内水不会蒸发)，具有环保、节能的优点，该结构设计合理，实用性强。
11.在本发明的一些实施例中，所述第一洞库单元包括多个并排设置的第一洞库本体，相邻两个所述第一洞库单元本体之间隧道连通；所述第二洞库单元包括多个并排设置的第二洞库本体，相邻两个所述第二洞库单元本体之间隧道连通。
12.多个并排设置的第一洞库本体可以进一步提高第一洞库单元的流体存储量，同时，避免单个第一洞库本体过大而影响其岩层的结构稳定性，提高发电量的同时，保证山体的结构稳定性。此外，相邻两个第一洞库单元本体之间隧道连通则利于第一洞库单元之间的流体连通效率，保证发电效果。
13.在本发明的一些实施例中，多个所述第一洞库本体的容积不完全相同。
14.多个第一洞库本体的容积不完全相同，则可以根据第一洞库本体所在的岩土条件进行对岩体不同层次的挖掘，此时由于在山洞内开挖，所以不会存在山体滑坡的现象，提高了该系统的结构稳定性。
15.在本发明的一些实施例中，多个所述第二洞库本体的容积不完全相同。
16.多个第二洞库本体的容积不完全相同，则可以根据第二洞库本体所在的岩土条件进行对岩体不同层次的挖掘，此时由于在山洞内开挖，所以不会存在山体滑坡的现象，提高该系统的结构稳定性。
17.本发明的另一目的在于提供一种采用地下洞库进行抽水蓄能的系统的方法，该采用地下洞库进行抽水蓄能的方法包括以下步骤：
18.s100，分别在地下和山体内开挖洞库，以得到第一洞库单元、第二洞库单元和第三洞库单元，其中，所述第一洞库单元和所述第二洞库单元具有高度差；
19.s200，开挖连通所述第一洞库单元和所述第二洞库单元的连接导洞；
20.s300，在变电站的发电机房设置水泵和水轮机。
21.在本发明的一些实施例中，在得到第一洞库单元和第二洞库单元的步骤中，包括：
22.按照隧道连通开挖出多个第一洞库本体，以形成所述第一洞库单元；
23.按照隧道连通开挖出多个第二洞库本体，以形成所述第二洞库单元。
24.在本发明的一些实施例中，在分别在地下和山体内开挖洞库，以得到第一洞库单元和第二洞库单元的步骤中，还包括：
25.根据发电量和岩土条件确定所述第一洞库单元和所述第二洞库单元的容积，其中，所述岩土条件包括岩体的基本质量指标、完整度和抗压强度。
26.在本发明的一些实施例中，在根据发电量和岩土条件确定所述第一洞库单元和所述第二洞库单元的容积的步骤中，包括：
27.bq＝90 3σc 350kv28.其中，bq为岩体的基本质量指标，σc为岩体的抗压强度，kv为岩体的完整度。
29.在本发明的一些实施例中，还包括以下步骤：
30.s400，利用谷电通过水泵将第二洞库单元中的流体泵入到第一洞库单元中；
31.s500，将第一洞库单元中的流体通过连接导洞导入到第二洞库单元中，并通过水轮机进行发电。
32.在本发明的一些实施例中，还包括以下步骤：
33.s600，利用变电站将所述水轮机发出的电输入到外部电网。
34.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
35.1)该采用地下洞库进行抽水蓄能的系统能在地下和山体内开挖洞库不破坏生态环境、节约土地，水土不流失(洞库内水不会蒸发)，具有环保、节能的优点，该结构设计合理，实用性强；
36.2)该采用地下洞库进行抽水蓄能的方法能利用弃电进行储能发电，其具有上述系统的所有有益效果的同时，能进一步起到节能的效果。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附
图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
38.图1为本发明实施例提供的采用地下洞库进行抽水蓄能的系统的原理图；
39.图2为本发明实施例提供的采用地下洞库进行抽水蓄能的方法的流程示意图。
40.图标：100-采用地下洞库进行抽水蓄能的系统；10-第一洞库本体； 12-第二洞库本体；13-水泵；14-水轮机；15-变电站。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
42.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
44.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.实施例
47.请参照图1和图2，其中，图1为本发明实施例提供的采用地下洞库进行抽水蓄能的系统100的原理图；图2为本发明实施例提供的采用地下洞库进行抽水蓄能的方法的流程示意图。
48.本实施例提供了一种采用地下洞库进行抽水蓄能的系统100，其包括洞库组件和电能转换组件。洞库组件包括第一洞库单元、第二洞库单元、第三洞库单元(图中未示出)和连接导洞，第一洞库单元设置于山体内，第二洞库单元设置于地下，且第一洞库单元和第二洞库单元之间具有高度差，连接导洞(图中未示出)分别与第一洞库单元和第二洞库单元相互流体连通，第三洞库单元和第二洞库单元位于同一水平面上。电能转换组件包括水泵13、水轮机14和变电站15，水泵13和水轮机14均与变电站15 电性连接，且水泵13用于将流体从
第二洞库单元通过连接导洞传递到第一洞库单元，水轮机14用于发电。
49.值得说明的是，该采用地下洞库进行抽水蓄能的系统100在地下和山体内开挖洞库不破坏生态环境、节约土地，水土不流失(洞库内水不会蒸发)，具有环保、节能的优点，该结构设计合理，实用性强。
50.在本实施例中，第一洞库单元包括多个并排设置的第一洞库本体10，相邻两个第一洞库单元本体之间隧道连通；第二洞库单元包括多个并排设置的第二洞库本体12，相邻两个第二洞库单元本体之间隧道连通。
51.值得说明的是，多个并排设置的第一洞库本体10可以进一步提高第一洞库单元的流体存储量，同时，避免单个第一洞库本体10过大而影响其岩层的结构稳定性，提高发电量的同时，保证山体的结构稳定性。此外，相邻两个第一洞库单元本体之间隧道连通则利于第一洞库单元之间的流体连通效率，保证发电效果。还值得说明的是，多个并排设置的第二洞库本体12可以进一步提高第二洞库单元的流体存储量，同时，避免单个第二洞库本体12过大而影响其岩层的结构稳定性，提高发电量的同时，保证山体的结构稳定性。此外，相邻两个第二洞库单元本体之间隧道连通则利于第二洞库单元之间的流体连通效率，保证发电效果。
52.可选的，多个第一洞库本体10的容积不完全相同。
53.具体的，多个第一洞库本体10的容积不完全相同，则可以根据第一洞库本体10所在的岩土条件进行对岩体不同层次的挖掘，此时由于在山洞内开挖，所以不会存在山体滑坡的现象，提高该系统的结构稳定性。
54.可选的，多个第二洞库本体12的容积不完全相同。
55.具体的，多个第二洞库本体12的容积不完全相同，则可以根据第二洞库本体12所在的岩土条件进行对岩体不同层次的挖掘，此时由于在山洞内开挖，所以不会存在山体滑坡的现象，提高该系统的结构稳定性。
56.请参照图2，图2为本发明实施例提供的采用地下洞库进行抽水蓄能的方法的流程示意图。
57.该采用地下洞库进行抽水蓄能的方法包括以下步骤：
58.s100，分别在地下和山体内开挖洞库，以得到第一洞库单元、第二洞库单元和第三洞库单元，其中，第一洞库单元和第二洞库单元具有高度差；
59.s200，开挖连通第一洞库单元和第二洞库单元的连接导洞；
60.s300，在第三洞库中设置水泵13和水轮机14。
61.在本实施例中，在得到第一洞库单元和第二洞库单元的步骤中，包括：
62.按照隧道连通开挖出多个第一洞库本体10，以形成第一洞库单元；
63.按照隧道连通开挖出多个第二洞库本体12，以形成第二洞库单元。
64.可选的，在分别在地下和山体内开挖洞库，以得到第一洞库单元和第二洞库单元的步骤中，还包括：
65.根据发电量和岩土条件确定第一洞库单元和第二洞库单元的容积，其中，岩土条件包括岩体的基本质量指标、完整度和抗压强度。
66.具体的，在根据发电量和岩土条件确定第一洞库单元和第二洞库单元的容积的步骤中，包括：
67.bq＝90 3σc 350kv68.其中，bq为岩体的基本质量指标，σc为岩体的抗压强度，kv为岩体的完整度。
69.在本实施例中，还包括以下步骤：
70.s400，利用谷电通过水泵13将第二洞库单元中的流体泵入到第一洞库单元中；
71.s500，将第一洞库单元中的流体通过连接导洞导入到第二洞库单元中，并通过水轮机14进行发电。
72.s600，利用变电站15将水轮机14发出的电输入到外部电网。
73.该采用地下洞库进行抽水蓄能的系统100及方法同现在有坝抽水蓄能技术比较，本技术不需要筑大坝，不用淹没农田、村庄、林地，仅在地下和山体内挖洞库，形成有一定高度差的上下储水库，在汛期(丰水期)储水就能达到有坝抽水蓄能的效果。利用弃电进行储能发电，在地下和山体内开挖洞库不破坏生态环境、节约土地，水土不流失(洞库内水不会蒸发)，环保、节能。
74.综上，本发明的实施例提供了一种采用地下洞库进行抽水蓄能的系统 100及方法。该采用地下洞库进行抽水蓄能的系统100包括洞库组件和电能转换组件。洞库组件包括第一洞库单元、第二洞库单元、第三洞库单元和连接导洞，第一洞库单元设置于山体内，第二洞库单元设置于地下，且第一洞库单元和第二洞库单元之间具有高度差，连接导洞分别与第一洞库单元和第二洞库单元相互流体连通。电能转换组件包括水泵13、水轮机14和变电站15，水泵13和水轮机14均与变电站15电性连接，且水泵13 用于将流体从第二洞库单元通过连接导洞传递到第一洞库单元，水轮机14 用于发电。该采用地下洞库进行抽水蓄能的系统100在地下和山体内开挖洞库不破坏生态环境、节约土地，水土不流失(洞库内水不会蒸发)，具有环保、节能的优点，该结构设计合理，实用性强。
75.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。