本發(fā)明涉及能源工程領域，具體是一種將抽水蓄能技術與水熱型地熱資源開發(fā)技術相融合的綜合能源系統(tǒng)及其運行方法，旨在提高能源系統(tǒng)的靈活性和能效。

背景技術：

1、抽水蓄能電站作為目前最為成熟的大規(guī)模儲能技術之一，廣泛應用于電力系統(tǒng)的調峰填谷、調頻調相、緊急事故備用等方面，其優(yōu)勢在于能夠在大規(guī)模、長時間尺度上實現(xiàn)電能的存儲與釋放，對于提高電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性具有重要意義。水熱型地熱能通過打井取水，利用地下熱水的熱能進行供暖、發(fā)電等，同時采用回灌技術將利用后的低溫流體重新注入地下，實現(xiàn)地熱資源的可持續(xù)利用。

2、然而，當前抽水蓄能電站與地熱井系統(tǒng)未能有效集成以實現(xiàn)兩者的優(yōu)勢互補。因此本發(fā)明提出了一種新型的綜合能源系統(tǒng)，旨在提高能源利用效率，減少對化石燃料的依賴，并促進可再生能源的綜合開發(fā)。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的不足，而提供一種聯(lián)合抽水蓄能電站與水熱型地熱資源開發(fā)系統(tǒng)的綜合能源利用系統(tǒng)及其運行方法，可以實現(xiàn)抽水蓄能與水熱型地熱資源的綜合利用。

2、本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來完成的：一種聯(lián)合抽水蓄能電站與水熱型地熱資源開發(fā)系統(tǒng)的綜合能源利用系統(tǒng)，包括：

3、抽水蓄能電站，作為系統(tǒng)的核心儲能單元，抽水蓄能電站在電網負荷低谷時段利用富余電力將低位水庫的水體抽升至高位水庫進行儲能。當電網進入負荷高峰時段，則通過放水發(fā)電的方式，迅速響應電網需求，提供穩(wěn)定可靠的電力支持。

4、水熱型地熱資源開發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有注水井和抽水井，兩者通過地下巖層中的熱水儲層相連，與地熱利用系統(tǒng)形成流體循環(huán)系統(tǒng)。注水井負責將經過處理的低溫流體注入地下，利用地熱能的加熱作用使流體升溫。隨后，高溫流體通過抽水井被抽出供應給地熱利用系統(tǒng)，用于供暖、發(fā)電等多種用途。

5、壓力耦合裝置，該裝置將抽水蓄能電站的放水管道與中深層地熱能水熱型回灌井系統(tǒng)的注水井相連。在抽水蓄能電站放水發(fā)電的過程中，產生的具有強大水壓的水流被直接傳導至注水井，從而驅動地熱流體在地下巖層中的循環(huán)。

6、能量轉換與控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測電網負荷、地熱井運行狀況以及抽水蓄能電站的儲能狀態(tài)，并根據(jù)監(jiān)測到的運行數(shù)據(jù)智能調控抽水蓄能電站的工作模式以及地熱能的采集與利用策略。通過優(yōu)化調度和精準控制，實現(xiàn)能源的最大化利用和系統(tǒng)的經濟穩(wěn)定運行。

7、進一步的方案中，抽水蓄能電站包括高位水庫和低位水庫，通過水泵和水輪機實現(xiàn)電能與勢能的相互轉換。

8、進一步的方案中，壓力耦合裝置內部設有壓力傳感器和調節(jié)閥，用于監(jiān)測和調節(jié)水流壓力，均與能量轉換與控制系統(tǒng)電性連接。

9、進一步的方案中，能量轉換與控制系統(tǒng)包括中央控制單元和多個傳感器，傳感器設置在抽水蓄能電站、水熱型地熱資源開發(fā)系統(tǒng)以及壓力耦合裝置，用于運行數(shù)據(jù)的采集，中央控制單元用于運行數(shù)據(jù)的分析和處理。

10、進一步的方案中，能量轉換與控制系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)存儲和分析模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲運行數(shù)據(jù)，分析模塊對存儲的數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)分析結果優(yōu)化系統(tǒng)性能。

11、進一步的方案中，所述能量轉換與控制系統(tǒng)還包括報警模塊，分析模塊識別到監(jiān)測參數(shù)出現(xiàn)異常情況時向報警模塊發(fā)出指令，報警模塊按預設的報警方式發(fā)出報警信號。

12、本發(fā)明的另一技術方案是：一種所述的綜合能源利用系統(tǒng)的運行方法，包括以下步驟：

13、在電網負荷低谷時段，啟動抽水蓄能電站的水泵進行儲能，；

14、在電網負荷高峰時段，開啟水輪機進行發(fā)電；

15、從抽水井抽出高溫流體，供給地熱利用系統(tǒng)；

16、利用專門的回灌泵或者抽水蓄能電站放水時產生的壓力，將地熱利用系統(tǒng)利用后的低溫流體并重新注入注水井，形成閉式循環(huán)。

17、還包括實時監(jiān)測電網負荷、地熱井運行狀況以及抽水蓄能電站的儲能狀態(tài)，識別到監(jiān)測參數(shù)出現(xiàn)異常情況時，自主采取關閉部分或整個系統(tǒng)的措施防止進一步危害，并通過電話、短信等信息通知運維人員故障部位和故障信息，便于運維人員及時采取措施維修保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

18、進一步的方案中，還包括根據(jù)實時監(jiān)測結果，調控抽水蓄能電站的工作模式以及地熱能的采集與利用。

19、進一步的方案中，還包括根據(jù)監(jiān)測到的運行數(shù)據(jù)定期對系統(tǒng)性能進行評估，并根據(jù)評估結果調整運行參數(shù)。

20、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過集成上述子系統(tǒng)，實現(xiàn)在電網負荷低谷時利用富余電力驅動地熱井采集熱能，高峰時則利用抽水蓄能電站的自然放水壓力促進地熱流體循環(huán)，從而提高了整個系統(tǒng)的能源利用效率和經濟性。

技術特征：

1.一種聯(lián)合抽水蓄能電站與水熱型地熱資源開發(fā)系統(tǒng)的綜合能源利用系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種聯(lián)合抽水蓄能電站與水熱型地熱資源開發(fā)系統(tǒng)的綜合能源利用系統(tǒng)，其特征在于，所述抽水蓄能電站包括高位水庫和低位水庫，通過水泵和水輪機實現(xiàn)電能與勢能的相互轉換。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種聯(lián)合抽水蓄能電站與水熱型地熱資源開發(fā)系統(tǒng)的綜合能源利用系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力耦合裝置內部設有壓力傳感器和調節(jié)閥，用于監(jiān)測和調節(jié)水流壓力，均與能量轉換與控制系統(tǒng)電性連接。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種聯(lián)合抽水蓄能電站與水熱型地熱資源開發(fā)系統(tǒng)的綜合能源利用系統(tǒng)，其特征在于，所述能量轉換與控制系統(tǒng)包括中央控制單元和多個傳感器，傳感器設置在抽水蓄能電站、水熱型地熱資源開發(fā)系統(tǒng)以及壓力耦合裝置，用于運行數(shù)據(jù)的采集，中央控制單元用于運行數(shù)據(jù)的分析和處理。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種聯(lián)合抽水蓄能電站與水熱型地熱資源開發(fā)系統(tǒng)的綜合能源利用系統(tǒng)，其特征在于，所述能量轉換與控制系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)存儲和分析模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲運行數(shù)據(jù)，分析模塊對存儲的數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)分析結果優(yōu)化系統(tǒng)性能。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種聯(lián)合抽水蓄能電站與水熱型地熱資源開發(fā)系統(tǒng)的綜合能源利用系統(tǒng)，其特征在于，所述能量轉換與控制系統(tǒng)還包括報警模塊，分析模塊識別到監(jiān)測參數(shù)出現(xiàn)異常情況時向報警模塊發(fā)出指令，報警模塊按預設的報警方式發(fā)出報警信號。

7.一種如權利要求1至6任一項所述的綜合能源利用系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權利要求7所述的運行方法，其特征在于，包括實時監(jiān)測電網負荷、地熱井運行狀況以及抽水蓄能電站的儲能狀態(tài)，識別到監(jiān)測參數(shù)出現(xiàn)異常情況時，自主采取關閉部分或整個系統(tǒng)的措施防止進一步危害，將故障部位和故障信息通知運維人員，便于運維人員及時采取措施維修保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

9.根據(jù)權利要求8所述的運行方法，其特征在于，還包括根據(jù)實時監(jiān)測結果，調控抽水蓄能電站的工作模式以及地熱能的采集與利用。

10.根據(jù)權利要求9所述的運行方法，其特征在于，還包括根據(jù)監(jiān)測到的運行數(shù)據(jù)定期對系統(tǒng)性能進行評估，并根據(jù)評估結果調整運行參數(shù)。

技術總結
本發(fā)明涉及能源工程領域，具體是一種聯(lián)合抽水蓄能電站與水熱型地熱資源開發(fā)系統(tǒng)的綜合能源利用系統(tǒng)，包括：抽水蓄能電站，用于在電網負荷低谷時段儲能，在高峰時段發(fā)電；水熱型地熱資源開發(fā)系統(tǒng)，用于采集和利用地熱能，包括形成流體循環(huán)的注水井、熱水儲層、抽水井以及地熱利用系統(tǒng)；壓力耦合裝置，用于將抽水蓄能電站的放水管道與水熱型地熱資源開發(fā)系統(tǒng)的注水井相連，利用放水時產生的壓力驅動地熱流體循環(huán)；能量轉換與控制系統(tǒng)，用于實時監(jiān)測電網負荷、地熱井運行狀況以及抽水蓄能電站的儲能狀態(tài)，并根據(jù)監(jiān)測到的運行數(shù)據(jù)調控抽水蓄能電站的工作模式以及地熱能的采集與利用。

技術研發(fā)人員：馬永潔,王敬勇,朱治峰,黃銀偉,單坤
受保護的技術使用者：浙江華東巖土勘察設計研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/24