[发明专利]一种气水沙蓄能电站

说明书

一种气水沙蓄能电站，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。上蓄沙库(14)位于气水沙蓄能电站的上部，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；发电机(26)安装在上蓄沙库(14)和下蓄沙库(15)之间。上蓄沙库(14)由库体(16)、储气系统、供气给水系统和控沙阀门(23)组成。库体(16)上部为半圆柱体，下部为半圆锥体，轴向剖面为漏斗形状。本发明利用沙子重力势能和对沙子供气或给水，降低沙子粘滞阻力，形成气沙流或水沙流，通过气沙流或水沙流做功驱动发电机(26)发电，有余电时提沙、储气或蓄水。

技术领域

本发明涉及一种蓄能电站。

背景技术

众所周知光伏、风力发电的不确定性和不稳定性，造成电网的波动，由此带来的是大面积的弃风和弃光，对于大规模电站损失巨大，西北地区尤为严重。抽水蓄能、压缩空气储能、化学储能是很好的解决方法。抽水蓄能拥有功率大、放电时间长的特点，效率在60％～70％之间，当前全球最大的处于运行中的抽水蓄能电站是位于美国佛吉尼亚州的巴斯康蒂抽水蓄能电站，容量达到3吉瓦，发电最大时长为10小时18分钟。抽水蓄能电站是电力系统重要的调节工具，具有启动灵活、调节速度快的优势，是技术成熟、运行可靠且较为经济的调峰电源与储能电源，主要承担调峰、填谷、调频、调相和紧急事故的备用任务，一是改善特高压电网的运行特性，更好地促进清洁能源消纳能力。二是提高电力系统安全可靠性，在特高压电网中充分发挥“稳定器”、“调节器”、“平衡器”的作用。由此国家加大、加快抽水蓄能电站的设计建设力度。由于中国南北气候特征明显，南方温度高水源充沛抽水蓄能电站集中兴建地区，然而急需要储能电站支撑的却是贫水、高海拔、环境温度低的地区，而抽水蓄能、压缩空气、化学储能受温度的影响很大，这类地区的建设成本、地质条件、环境因素、下游生态等都制约着压缩空气、化学、抽水蓄能电站发展。

由暴雨、冰雪融化等水源激发的泥石流含有大量泥沙石块，介于挟沙水流和滑坡之间的土、水、气混合流，在自身重力势能转换成动能的作用下发生运动。它与一般洪水的区别是洪流中含有泥沙石等固体碎屑物，固体碎屑物的体积含量最高可达80％左右。当泥石流从山上冲下的过程中既有动能又有势能，势能减少动能增加，势能转化成动能，来势凶猛，因其高速前进，具有强大的能量。

受高含沙水的黄河启发，黄河高含沙水具记载，1953～1971年，黄河支流皇甫川河口断面日平均含沙量超过500kg/m³达109天，超过800kg/m³达33天，超过1000kg/m³达6天，最大日平均含沙量为1310kg/m³，属高含沙水流：含沙量达到每立方米数百千克以至一千千克以上的水流。由沙子堆积密度一般取1300–1600kg/m³(与含水率有关)，取高含水值为1600kg/m³，则每立方米沙水占比为：1310/1600*100％＝82％，也就是说利用20％的水克服沙子的粘滞阻力，使高沙水流动，形成“水沙流”。

风沙是一种大自然现象，气流将沙粒吹起形成了风沙，使沙子具有了一定的能量，而且温度对沙子没有影响。一般意义上认为的颗粒固体如沙粒其实是一种处在流固边界的临界相，在非常小的外部微扰下会流化，在很多时候表现得其实更像流体。在颗粒流中还存在另一种颗粒相互作用,即颗粒之间的半持续性接触,颗粒之间有相对滑动及相互挤压作用,相对滑动可以传递剪切应力,相互挤压则可传递正压力。持续接触,即静态支撑接触.靠接触传递压力,靠内摩擦承受剪切应力。人类巧妙地利用这个自然现象，如利用压缩空气克服气体在管路内推动砂粒流动的摩擦损失和阻力，推动砂粒向前运动搬运沙子。又如压入式干喷砂机是以压缩空气作为磨流的加速动力，通过压缩空气将沙粒经喷嘴射出，喷射到被加工表面达到预期的加工目。在压入式干喷沙机中，压缩空气既是供料动力又是射流的加速动力。又如流化床，是利用固体流态化原理，利用压缩空气将大量沙粒悬浮于运动的气流之中，此时沙粒呈现为悬浮和脉动两种状态，从而使沙粒具有流体的特征，形成气沙流。而沙粒重量、气体流量和气压决定沙粒流动的关键因素。