[发明专利]一种气水沙蓄能电站

权利要求书

1.一种气水沙蓄能电站，其特征在于，所述的气水沙蓄能电站由上蓄沙库(14)、下蓄沙库(15)、上蓄水池(20)、下蓄水池(21)、发电机(26)、传送机组和泄沙管道(27)组成；所述的上蓄沙库(14)和上蓄水池(20)位于气水沙蓄能电站的上部，上蓄水池(20)依地质条件建在上蓄沙库(14)的一侧，上蓄水池(20)的底部高于上蓄沙库(14)的顶部；下蓄沙库(15)、下蓄水池(21)和水泵(29)位于气水沙蓄能电站的下部，下蓄水池(21)依地质条件建在下蓄沙库(15)的一侧，并低于下蓄沙库(15)底部水平面，下蓄水池(21)上安装有水泵(29)；泄沙管道(27)安装在上蓄沙库(14)的底部，与发电机(26)连接；发电机(26)安装在上蓄沙库(14)和下蓄沙库(15)之间，发电机(26)的出口接入下蓄沙库(15)，下蓄沙库(15)位于发电机(26)的下部；传送机组位于气水沙蓄能电站的一侧，传送机组的上端与上蓄沙库(14)连接，传送机组的下端与下蓄沙库(15)连接，在有余电时将下蓄沙库(15)的沙子回传送到上蓄沙库(14)中；

所述的上蓄沙库(14)由库体(16)、供气给水系统、储气系统和控沙阀门(23)组成；库体(16)的上部为半圆柱体，下部为半圆锥体，轴向剖面为漏斗形状；储气系统安装在上蓄沙库(14)中并与供气给水系统连接；控沙阀门(23)位于库体半圆锥体底部，并与泄沙管道(27)上部连接，泄沙管道(27)的下部与发电机(26)入口连接；所述的供气给水系统上下垂直安装在上蓄沙库(14)内；所述的储气系统由空压机(24)和储气罐(10)组成；空压机(24)安装在储气系统的顶部，空压机(24)的出气管道(7)与安装在储气罐(10)上部的压缩空气进气阀(7’)连接；当有余电时，在供气控制模式下启动空压机(24)，压缩空气经压缩空气出气管道(7)、储气罐进气阀(7’)将空气压缩到储气罐(10)中；

供气给水系统的柱状供气给水管道(8)置于储气罐(10)中，储气罐(10)的排气阀门(13)安装在供气给水系统中的柱状供气管道(8)上，储气罐(10)中的气体通过储气罐(10)的排气阀门(13)排出；柱状供气管道(8)上端安装有柱状给水阀门(9’)，柱状给水阀门(9’)通过给水管道(9)与上蓄水池(20)连接；

所述的供气给水系统还包括第一环形供气给水管道(1)、第二环形供气给水管道(2)、第三环形供气给水管道(3)、第N-1环形供气给水管道(4)、第N环形供气给水管道(5)、k₁梯级阀门(1’)、k₂梯级阀门(2’)、k₃梯级阀门(3’)、k_N-1梯级阀门(4’)、k_N梯级阀门(5’)、流化沙供气给水阀门(6’)、流化沙供气给水管道(6)和强供气给水阀门(22)，N为正整数；

k₁梯级阀门(1’)、k₂梯级阀门(2’)、k₃梯级阀门(3’)、k_N-1梯级阀门(4’)、k_N梯级阀门(5’)由下至上按照1～N的顺序等距离排列，安装在柱状供气给水管道(8)上；第一环形供气给水管道(1)、第二环形供气给水管道(2)、第三环形供气给水管道(3)、第N-1环形供气给水管道(4)、第N环形供气给水管道(5)、由下至上按照1～N等距离排列，通过连接管道穿过储气罐(10)与k₁梯级阀门(1’)、k₂梯级阀门(2’)、k₃梯级阀门(3’)、k_N-1梯级阀门(4’)、k_N梯级阀门(5’)对应连接；

第一环形供气给水管道(1)上垂直安装若干个注气给水管(18)，注气给水管(18)上装有多个喷气给水头，在第二环形供气给水管道(2)、第三环形供气给水管道(3)、第N-1环形供气给水管道(4)、第N环形供气给水管道(5)上均匀环形排列安装有多个排水阀门(12)和气动振捣棒(11)，其中每个气动振捣棒(11)和排水阀门(12)均内嵌阀门控制器，阀门控制器通过无线或有线与监控管理系统连接；监控管理系统通过阀门控制器控制气动振捣棒(11)或排水阀门(12)，对周边的沙子进行震动或给水，打破由沙子横向静态支撑接触的内摩擦力，加速沙子的压力传递；

所述的上蓄沙库(14)连接有流化沙供气给水管道(6)，流化沙供气给水管道(6)位于上蓄沙库(14)半圆锥体接近底部处控沙阀门(23)的上部，流化沙供气给水管道(6)通过流化沙供气给水阀门(6’)与柱状供气给水管道(8)连接；流化沙供气给水管道(6)上排列有多个朝向控沙阀门(23)方向的排气给水孔，通过此排气给水孔排气或注水，使控沙阀门(23)与流化沙供气给水管道(6)之间的沙子形成气沙流或水沙流，使沙子连续经控沙阀门(23)流出；柱状供气管道(8)的底部为强供气给水阀门(22)，强供气给水阀门位于第一环形供气给水管道(1)的水平中心位置，用于在控沙阀门(23)处，沙子未形成气沙流或水沙流流动时的应急排气。

2.根据权利要求1所述的气水沙蓄能电站，其特征在于，供气给水系统分时、分层对沙子排气或给水扰动，降低沙子与沙子之间的摩擦力；沙子在重力的作用下向上蓄沙库(14)库体(16)的半圆锥体底部移动，当沙子移动到第一环形供气给水管道(1)处，第一环形供气给水管道(1)上的注气给水管(18)向沙子注入气体或给水，进一步减少沙子与沙子之间的粘滞阻力；当沙子移动到流化沙供气给水管道(6)时，控制流化沙供气给水阀门(6’)对流化沙供气给水管道(6)供气或给水，使沙子流动形成的气沙流或水沙流满足连续发电要求，提供稳定连续的重力势能；

当沙子通过控沙阀门(23)时，通过对控沙阀门(23)的控制，控制沙子下泄流量；当供气给水系统强供气给水阀门(22)打开时，沙子在气流或水流的冲击作用下加速下行，加快发电响应时间；一定流量的气沙流或水沙流经泄沙管道(27)到达发电机(26)时，驱动发电机(26)旋转发电，气沙流或水沙流由发电机(26)出口被排放到下蓄沙库(15)中。