CN218407656U - 一种基于污水厂水利发电的储能*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种基于污水厂水利发电的储能***，该***通过处理后的污水进行水力发电和电力储能设备相结合，充分发挥了充电电池的充电灵活性，长时间放电，以及大容量存储的功能，使储能***具备了快速响应的功能，可以大大减少污水处理厂的能耗问题；结合污水处理厂的水力发电装置输出功率不稳定可通过电力转换设备对电能进行转换，不同类型充电电池充电灵活可以消纳不同功率的充电电能；当厂内用电需输出恒定功率的电能，电力储能设备的充电电池可以恒功率放电，满足厂内使用需求同时，本实用新型通过协调控制，优化水力发电和电池储能在不同时段的应用，合理高效地配合，充分发挥储能***的性能优势。

Description

一种基于污水厂水利发电的储能***

技术领域

本实用新型属于发电技术领域，具体涉及一种基于污水厂水利发电的储能***。

背景技术

近几年来，我国能源向更加“清洁、安全、高效”的方向发展，储能作为重要技术支撑也呈现多元化发展的良好姿态。随着规模化可再生能源建设和未来智能化发展的战略需要，储能技术与产业发展要满足当前能源创新发展的要求，我国全面推进资源节约，能源、资源消耗强度大幅下降，我们要把能源技术创新摆在核心位置。

水力发电是一种节能环保的发电模式，大力发展水力发电更有利于我们大力推进资源节约。但是水力发电要想有效利用天然水能，需要人工修筑能集中水流落差和调节流量的水工建筑物，在这水力发电广泛推广上存在着制约。随着社会产业的发展，工业越来越发达，人们赖以生存的环境却变得越来越差，水资源污染非常严重，已经开始影响到人们的正常生活，污水处理再利用显得格外重要，但是污水处理是一个高能耗的产业，运营成本相对高，给污水处理的发展带来一定的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现在技术的缺点，提供一种基于污水厂水利发电的储能***，能够充分发挥水力发电的节能环保性能，也可以节约污水处理厂的能耗问题。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种基于污水厂水利发电的储能***，包括水利发电设备、电力转换设备及电力储能设备；

其中，水利发电设备设置于污水厂的混凝沉淀池，利用混凝沉淀池的污水水力势能推动水利发电设备的水轮机转轮旋转，带动发电机动作进行发电；电力转换设备连接水力发电设备，用以接收水力发电设备产生的电能并进行交直流电力转换；电力储能设备连接电力转换设备，以将水力发电设备产生的电能进行存储。

其中，电力储能设备为电池储能，通过若干充电电池单体串联或并联形成，充电电池为铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池、锂离子电池中的一种。。

其中，针对污水厂的多个混凝沉淀池，对应设置相同数量的水利发电设备进行发电。

其中，将所有的水利发电设备连接至同一电力转换设备，将全部水利发电设备的产生的电力统一进行交直流转换。

其中，对同一污水厂的混凝沉淀池连接多个水利发电设备，将每一污水厂混凝沉淀池连接的全部水利发电设备连接至同一电力转换设备，将全部水利发电设备的产生的电力统一进行交直流转换。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的一种基于污水厂水利发电的储能***，该***通过处理后的污水进行水力发电和电力储能设备相结合，充分发挥了充电电池的充电灵活性，长时间放电，以及大容量存储的功能，使储能***具备了快速响应的功能；另一方面能利用处理后的污水进行发电，属于清洁能源，再次利用可以大大减少污水处理厂的能耗问题；结合污水处理厂的水力发电装置输出功率不稳定可通过电力转换设备对电能进行转换，不同类型充电电池充电灵活可以消纳不同功率的充电电能；当厂内用电需输出恒定功率的电能，电力储能设备的充电电池可以恒功率放电，满足厂内使用需求同时，本实用新型通过协调控制，优化水力发电和电池储能在不同时段的应用，合理高效地配合，充分发挥储能***的性能优势。

附图说明

本实用新型的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型提供的一种基于污水厂水利发电的储能***的结构示意图。

其中100为污水厂的混凝沉淀池，1为水利发电设备，2为电力转换设备，3为电力储能设备，4为电力储能设备中充电电池的调控模块，5为污水厂内用电设备。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型提供了一种基于污水厂水利发电的储能***，包括水利发电设备1、电力转换设备2及电力储能设备3；

其中，水利发电设备1设置于污水厂的混凝沉淀池100，利用混凝沉淀池100的污水水力势能推动水利发电设备1的水轮机转轮旋转，带动发电机动作进行发电；电力转换设备2连接水力发电设备1，用以接收水力发电设备1产生的电能并进行交直流电力转换；电力储能设备3连接电力转换设备2，以将水力发电设备1产生的电能进行存储。

本实用新型所提及的水利发电设备1是与现有水利发电相同原理的设备，可直接使用现有水利发电设备。本实用新型中的水利发电设备1包括水轮机和发电机，通过管道将污水厂的混凝沉淀池100的污水引入水轮机，或者将污水厂的混凝沉淀池100的污水从高处直接落入水轮机，推动水轮机转轮旋转，进而带动发电机运转进行发电。

污水处理厂在建设过程中必须建造混凝沉淀池来对污水进行静置除去污水中的杂质，这就为水力发电提供了人造水库。通过利用沉淀池结存下来的水资源进行发电，发的电结合锂电池进行存储，存储的电能可用于厂内照明以及污水处理等过程用电，大大节约了污水处理厂的能耗问题。

在实际污水厂中，往往设置多个混凝沉淀池100，每个混凝沉淀池100的容量也往往不同，因此针对不同的混凝沉淀池100，可以设置一套水利发电设备1，或者同时设置多套水利发电设备1进行发电。对同一污水厂的混凝沉淀池100连接多个水利发电设备1，将每一污水厂混凝沉淀池连接的全部水利发电设备连接至同一电力转换设备2，将全部水利发电设备1的产生的电力统一进行交直流转换。

混凝沉淀池100中的水蓄满需要排放时，可启动配套设置的水利发电设备1，由于混凝沉淀池100的高度有限，所配备的水利发电设备1功率不大，可通过多配备水利发电设备1来提高混凝沉淀池100的利用率以及效率。例如配备一个混凝沉淀池100配备一个1.5kw的水利发电设备1利用很低，同时不利于污水处理厂的效率，可以一个混凝沉淀池100配备多个水利发电设备1，可以最大化的利用混凝沉淀池100的蓄水功能。水利发电设备1发电模式很灵活，有一定势能的水即可发电，使整个***的利用率更高。

水利发电设备1产生的电能通过电力转换设备2进行功率转换，把交流电转换成直流电，为并传输至电力储能设备3的充电电池进行充电，由于污厂规模大小不同，水利发电设备1规模不同，但依然受地理因素限制，所配备水利发电设备1功率较小，电力转换设备2转换成的直流电很适合电力储能设备3的充电电池的充电方式，适宜的充电方式可提充电电池的寿命，充电电池选用能量型输出单元，可以更有效的利用厂内空间。水利发电设备1发电方式灵活。例如：当需要厂内急需混凝沉淀池100进行排水时，可以提高水利发电设备1的输出功率为充电电池进行充电。

在本实用新型的实施例中，选择将所有的水利发电设备1连接至同一电力转换设备2，将全部水利发电设备1的产生的电力统一进行交直流转换。

电力储能设备3为电池储能，通过若干充电电池单体串联或并联形成，充电电池为铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池、锂离子电池中的一种。电力储能设备3为充电电池设置调控模块4，可以实时采集充电电池的电压，温度等各项数据，通过数据分析对充电电池的工作状态进行调整，提高整个***的利用率以及安全性。

在本实用新型的其他实施例中，可以根据电力储能设备3的充电电池的状态进行调度。当充电电池处于较低的SOC时，可以进行大功率的充电，通过调节电力转换设备2输出大功率来提高整个***的充电效率；当充电电池处于较高的SOC时，可调控水利发电设备1的输出功率，保证充电电池不会过充；同时实时监控充电电池中每个小单元的状态，保证整个***的安全性能。充电电池的充电灵活，不局限于水利发电设备1的发电时间、时长以及功率；例如混凝沉淀池100未蓄满时且需要立即进行下一步处理时，可随时启动水利发电设备1，为充电电池充电；当需要混凝沉淀池100大量排水时，充电电池可接受大功率的充电。充电电池选用能量型的输出单元可以存储更多大的电能供厂内用电设备5使用。例如配备10MW/10MWh的充电电池，若满足厂内用电的使用，又可为污水处理使用。可根据污水处理厂的规模灵活配备的充电电池。

本实用新型公开的一种结合污水厂水力发电的储能***，通过处理后的污水进行水力发电和充电电池储能单元相结合，充分发挥了充电电池的充电灵活性，长时间放电，以及大容量存储的功能，使储能***具备了快速响应的功能；另一方面能利用处理后的污水进行发电，属于清洁能源，再次利用可以大大减少污水处理厂的能耗问题；结合污水处理厂的水力发电装置输出功率不稳定可通过电力转换设备以及控制对充电电池进行充电，充电电池充电灵活可以消纳不同功率的充电电能；厂内用电需输出恒定功率的电能，锂离子电池可以恒功率放电，满足厂内使用需求。可以通过协调控制，优化水力发电和锂离子电池储能在不同时段的应用，合理高效地配合，充分发挥储能***的性能优势。充电电池在小电流的充电过程中使用寿命会更长，利用处理后的污水进行发电输出功率不高更有利于充电电池的使用。因此在***中选择能量型的储能单元可以大大提高储能***的使用寿命。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种基于污水厂水利发电的储能***，其特征在于，包括：水利发电设备、电力转换设备及电力储能设备、电力储能设备中充电电池的调控模块；

其中，所述水利发电设备设置于污水厂的混凝沉淀池，利用所述混凝沉淀池的污水水力势能推动所述水利发电设备的水轮机转轮旋转，带动发电机动作进行发电；所述电力转换设备连接所述水利发电设备，用以接收所述水利发电设备产生的电能并进行交直流电力转换；所述电力储能设备连接所述电力转换设备，以将水利发电设备产生的电能进行存储；所述电力储能设备为电池储能，通过若干充电电池单体串联或并联形成，所述电力储设备中充电电池的调控模块设置于电力储能设备能中，用于对电池工作状态进行调整。

2.根据权利要求1所述的基于污水厂水利发电的储能***，其特征在于，充电电池为铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池、锂离子电池中的一种。

3.根据权利要求1所述的基于污水厂水利发电的储能***，其特征在于，针对污水厂的多个混凝沉淀池，对应设置相同数量的水利发电设备进行发电。

4.根据权利要求3所述的基于污水厂水利发电的储能***，其特征在于，将所有的水利发电设备连接至同一电力转换设备，将全部水利发电设备的产生的电力统一进行交直流转换。

5.根据权利要求1所述的基于污水厂水利发电的储能***，其特征在于，对同一污水厂的混凝沉淀池连接多个水利发电设备，将每一污水厂混凝沉淀池连接的全部水利发电设备连接至同一电力转换设备，将全部水利发电设备的产生的电力统一进行交直流转换。

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