本發(fā)明屬于抽水蓄能，特別涉及一種基于高密度液體的抽水蓄能方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、抽水蓄能是一種重要的儲(chǔ)能技術(shù)，能夠快速響應(yīng)電網(wǎng)需求，在用電高峰時(shí)釋放電能，在用電低谷時(shí)儲(chǔ)存電能，有效緩解電網(wǎng)峰谷差，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2、但傳統(tǒng)抽水蓄能儲(chǔ)能電站最低經(jīng)濟(jì)可行落差通常為100米左右，受到了地理?xiàng)l件的極大限制。同時(shí)，水庫(kù)修建工程量大，使得抽水蓄能儲(chǔ)能電站前期投資成本高。由于地理?xiàng)l件和投資成本的制約，限制了抽水蓄能廣泛的應(yīng)用。

3、有鑒于此，亟需一種能拓展抽水蓄能使用場(chǎng)景，且能減小水庫(kù)修建工程投資成本的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于高密度液體的抽水蓄能方法及系統(tǒng)，使其在無需增大水庫(kù)落差的情況下，即可提高儲(chǔ)能容量。

2、本發(fā)明第一方面公開了一種基于高密度液體的抽水蓄能方法，包括以下步驟：

3、s1，選取或者構(gòu)造兩個(gè)具有高度落差的儲(chǔ)水庫(kù)；

4、s2，配置高密度液體，并將其注入儲(chǔ)水庫(kù)中；

5、s3，監(jiān)測(cè)是否有儲(chǔ)能需求，如果有，將高密度液體從處于低位置的儲(chǔ)水庫(kù)中輸送到處于高位置的高處儲(chǔ)水庫(kù)中，以使得高密度液體具有重力勢(shì)能，形成儲(chǔ)能；

6、s4，監(jiān)測(cè)是否有發(fā)電需求，如果有，則將高處儲(chǔ)水庫(kù)中的高密度液體引入低處儲(chǔ)水庫(kù)中，并在此過程中借助于高密度液體釋放的重力勢(shì)能促使發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電；

7、其中，所述高密度液體為密度是水的密度兩倍以上的液體。

8、在本發(fā)明中，儲(chǔ)水庫(kù)能夠?yàn)樽袁F(xiàn)有已有的儲(chǔ)水庫(kù)中選擇，也能夠?yàn)樾聵?gòu)造的儲(chǔ)水庫(kù)。所謂高度落差是指兩個(gè)儲(chǔ)水庫(kù)在海拔高度上具有落差，并基于該落差的存在能夠使得高密度液體具有重力勢(shì)能，從而能夠借助于該重力勢(shì)能的釋放進(jìn)行發(fā)電。

9、由于高密度液體的密度為水的密度的兩倍以上，與現(xiàn)有傳統(tǒng)的僅基于水體落差進(jìn)行抽水蓄能的方法而言，在相同儲(chǔ)能容量的條件要求下，需要的儲(chǔ)水庫(kù)之間的落差減少一倍以上，即，在相同落差下，基于本發(fā)明的方法進(jìn)行儲(chǔ)能時(shí)，高密度液體的重力勢(shì)能是傳統(tǒng)中水的重力勢(shì)能的兩倍以上，或者說儲(chǔ)水庫(kù)的容量可以減少一倍以上。基于此，無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣只能提高水位落差才能提高儲(chǔ)能容量，進(jìn)而極大的降低了水庫(kù)修建工程的工程量，并極大的降低了投資成本。

10、進(jìn)一步地，其中在步驟s2中配置高密度液體的步驟中，以水作為基體配置所述高密度液體，包括：向水基體中添加密度大于水的加重劑，以提高液體密度。

11、進(jìn)一步地，加重劑的密度為水的兩倍以上。

12、進(jìn)一步地，加重劑為粒徑200微米以下的顆粒物。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員也能夠理解到的是，本發(fā)明作為加重劑的徑構(gòu)造在200微米以下的顆粒物質(zhì)也與少量大顆粒支撐劑共同使用以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，這同樣在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，本發(fā)明對(duì)此并不排斥。特別優(yōu)選地，在本發(fā)明中，加重劑為粒徑100微米以下的顆粒物。

13、進(jìn)一步地，加重劑包括：至少一種陶粒，和/或至少一種樹脂，和/或至少一種石英砂，和/或至少一種重晶石，和/或至少一種赤鐵礦，和/或至少一種鈦鐵礦，和/或至少一種錳礦，和/或至少一種碳酸鈣，和/或至少一種鎂鋁鐵尖晶石，和/或至少一種金屬氧化物，和/或至少一種硅酸鹽，和/或至少一種鉛礦，和/或至少一種可熔合金。加重劑能夠?yàn)閱我晃镔|(zhì)，也能夠?yàn)榍笆龆喾N類型的物質(zhì)的復(fù)配，比如加重劑能夠?yàn)榘ü杷猁}和赤鐵礦的混合物，分散劑能夠包括粘土和纖維素的混合物。

14、進(jìn)一步地，在配置高密度液體的步驟中，還包括：向水基體中添加分散劑，分散劑包括：至少一種粘土，和/或至少一種硅酸鹽，和/或至少一種木質(zhì)素磺酸鹽，和/或至少一種聚羧酸鹽，和/或至少一種腐殖酸鹽，和/或至少一種磺化聚合物，和/或至少一種磷酸鹽，和/或至少一種纖維素，和/或至少一種聚合物，和/或至少一種氧化物。

15、通過添加分散劑，能夠降低加重劑顆粒之間的吸引力，防止加重劑顆粒聚集形成大顆粒(絮凝)，從而保持顆粒的均勻分散。

16、進(jìn)一步地，在配置高密度液體的步驟中，還包括：向水基體中添加懸浮劑，懸浮劑包括：至少一種天然聚合物及其衍生物，和/或至少一種纖維素及其衍生物，和/或至少一種合成聚合物，和/或至少一種表面活性劑型增稠劑，和/或至少一種凝膠型增稠劑，和/或至少一種粘土，和/或至少一種硅酸鹽。

17、通過添加懸浮劑，能夠提高液體靜態(tài)粘度，從而防止加重劑顆粒沉降，增加加重劑在液體中懸浮時(shí)間。

18、進(jìn)一步地，基于加重劑、分散劑和懸浮劑的組合配置，使得所形成的高密度液體的密度在水的密度的兩倍以上，同時(shí)在儲(chǔ)能的最大儲(chǔ)能時(shí)間內(nèi)，高密度液體內(nèi)的加重劑顆粒不完全沉降到儲(chǔ)水庫(kù)底部。

19、進(jìn)一步地，其中加重劑至少包括鈦鐵礦粉，分散劑至少包括聚羧酸鈉和/或聚羧酸醚，懸浮劑至少包括膨潤(rùn)土或者膨潤(rùn)土和黃原膠，以共同作用配置所述高密度液體。其中，作為分散劑的聚羧酸鈉通過吸附在鈦鐵礦顆粒表面，產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)和靜電排斥，從而防止加重劑顆粒因范德華力聚集。另外，聚羧酸醚的長(zhǎng)側(cè)鏈能夠在作為加重劑的礦粉顆粒表面形成一層吸附層，當(dāng)?shù)V粉顆粒相互接近時(shí)，這些吸附層會(huì)重疊，產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)，提高礦粉的分散性。而作為懸浮劑的膨潤(rùn)土遇水后層間吸附水分子，體積能夠膨脹10-15倍，形成三維網(wǎng)狀凝膠結(jié)構(gòu)，進(jìn)而顯著提高體系粘度。靜置時(shí)形成高粘度凝膠，阻止顆粒沉降；攪拌時(shí)恢復(fù)流動(dòng)性，減小流動(dòng)阻力。黃原膠在靜置時(shí)提供高粘度；攪拌時(shí)粘度下降，便于泵送且與膨潤(rùn)土復(fù)配可彌補(bǔ)膨潤(rùn)土在高鹽環(huán)境下的性能損失。

20、在一個(gè)具體地實(shí)施例中，以單位液體總質(zhì)量1000克為基準(zhǔn)，其中鈦鐵礦粉設(shè)置為600-750克，水基體設(shè)置為200-400克，聚羧酸鈉和/或聚羧酸醚設(shè)置為1-20克，膨潤(rùn)土或者膨潤(rùn)土和黃原膠設(shè)置為10-60克。而且，在該實(shí)施例中，還外加少量氫氧化鈉，以將ph值調(diào)至中性。

21、進(jìn)一步地，在另外的實(shí)施例中，加重劑至少包括重晶石粉，分散劑至少包括聚羧酸鈉和/或聚羧酸醚，懸浮劑至少包括膨潤(rùn)土或者膨潤(rùn)土和黃原膠，以共同作用配置所述高密度液體。同樣地，作為分散劑的聚羧酸鈉通過吸附在重晶石顆粒表面，產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)和靜電排斥，從而防止加重劑顆粒因范德華力聚集。另外，聚羧酸醚的長(zhǎng)側(cè)鏈能夠在作為加重劑的顆粒表面形成一層吸附層。當(dāng)加重劑顆粒相互接近時(shí)，這些吸附層會(huì)重疊，產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)，提高礦粉的分散性。而作為懸浮劑的膨潤(rùn)土遇水后層間吸附水分子，體積能夠膨脹10-15倍，形成三維網(wǎng)狀凝膠結(jié)構(gòu)，進(jìn)而顯著提高體系粘度。靜置時(shí)形成高粘度凝膠，阻止顆粒沉降；攪拌時(shí)恢復(fù)流動(dòng)性，減小流動(dòng)阻力。黃原膠在靜置時(shí)提供高粘度；攪拌時(shí)粘度下降，便于泵送且與膨潤(rùn)土復(fù)配可彌補(bǔ)膨潤(rùn)土在高鹽環(huán)境下的性能損失。

22、在一個(gè)具體地實(shí)施例中，以單位液體總質(zhì)量1000克為基準(zhǔn)，其中重晶石粉設(shè)置為600-800克，水基體設(shè)置為150-300克，聚丙烯酸鈉和/或聚羧酸醚設(shè)置為1-20克，膨潤(rùn)土或者膨潤(rùn)土和黃原膠為10-60克。外加少量氫氧化鈉把ph值調(diào)至8-10，使得膨潤(rùn)土和重晶石表面負(fù)電荷增強(qiáng)，與聚羧酸鈉協(xié)同提高分散穩(wěn)定性。

23、進(jìn)一步地，在配置高密度液體的步驟中，還包括：向水基體中添加ph調(diào)節(jié)劑。其中，ph調(diào)節(jié)劑包括：至少一種無機(jī)酸，和/或至少一種有機(jī)酸，和/或至少一種無機(jī)堿，和/或至少一種有機(jī)堿，和/或至少一種和緩沖劑。通過向水基體中添加ph調(diào)節(jié)劑，能夠?qū)⒏呙芏纫后w的ph值調(diào)整到最佳。

24、本發(fā)明第二方面還公開了一種實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一方面所公開的基于高密度液體的抽水蓄能方法的系統(tǒng)，包括：

25、處于低位置的低處儲(chǔ)水庫(kù)和位于高位置的高處儲(chǔ)水庫(kù)，其二者之間具有高度落差；

26、液體配置裝置，其構(gòu)造為能夠配置高密度液體，其中所述高密度液體為密度是水的密度兩倍以上的液體；

27、液體注入裝置，其構(gòu)造能夠?qū)⒏呙芏纫后w注入儲(chǔ)水庫(kù)；

28、液體輸送裝置，其構(gòu)造為能夠?qū)⒏呙芏纫后w自低處儲(chǔ)水庫(kù)提升至高處儲(chǔ)水庫(kù)，以使得高密度液體具有重力勢(shì)能而形成儲(chǔ)能；

29、監(jiān)測(cè)裝置，其構(gòu)造為監(jiān)測(cè)是否有儲(chǔ)能需求以及是否有發(fā)電需求；

30、發(fā)電裝置，其構(gòu)造為能夠借助于高密度液體釋放的重力勢(shì)能進(jìn)行發(fā)電；

31、當(dāng)監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)到有儲(chǔ)能需求時(shí)，液體輸送裝置被操作進(jìn)行工作，以進(jìn)行儲(chǔ)能；當(dāng)監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)到有發(fā)電需求時(shí)，則將高處儲(chǔ)水庫(kù)中的高密度液體引入低處儲(chǔ)水庫(kù)中，以借助于高密度液體釋放的重力勢(shì)能促使發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電。

32、有益效果：本發(fā)明的基于高密度液體的抽水蓄能方法及系統(tǒng)，相較于現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的抽水蓄能方法和系統(tǒng)，其在相同的水位落差下能夠有效的提高抽水蓄能的儲(chǔ)能容量，或者說，在相同儲(chǔ)能容量的要求下，需要的水庫(kù)落差減少1倍以上，從而無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣只能提高水位落差才能提高儲(chǔ)能容量，進(jìn)而極大的降低了水庫(kù)修建工程的工程量，并極大的降低了投資成本。

33、下面結(jié)合附圖中所示的實(shí)施例以及附圖標(biāo)記詳細(xì)公開本發(fā)明的基于高密度液體的抽水蓄能方法。