【摘 要】本文針對北方地區(qū)電力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和電網(wǎng)調(diào)峰的問題，并結(jié)合自身的地理環(huán)境和資源，設(shè)想出了抽沙蓄能這一調(diào)峰方式。抽沙蓄能的原動力是用電低谷時多余的風(fēng)力發(fā)電和火力發(fā)電，既不會對環(huán)境造成污染，又避免了“棄風(fēng)”現(xiàn)象的發(fā)生。本設(shè)備總共分為三部分：原動力部分和儲能裝置部分、釋能部分、能源循環(huán)部分。該設(shè)備充分利用現(xiàn)有的資源，可以緩解火電和風(fēng)電的調(diào)峰壓力，具有廣闊的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)調(diào)峰 抽沙蓄能 釋能 循環(huán)

中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展日新月異，人民群眾對社會生產(chǎn)各方面的要求均有所提高，電力行業(yè)也不例外，人們不僅僅只滿足于能供的上電，而且必須要供“好電”。要想把“好電”送到千家萬戶，這對電力企業(yè)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。而電網(wǎng)調(diào)峰是電力企業(yè)能否送出“好電”的關(guān)鍵。所以電網(wǎng)調(diào)峰技術(shù)的提高迫在眉睫。內(nèi)蒙古是電力行業(yè)發(fā)展大省，豐富的煤礦資源進(jìn)一步促進(jìn)了電力的發(fā)展?；痣?、風(fēng)電現(xiàn)裝機(jī)容量均居全國前列。然而隨著每年裝機(jī)容量的不斷加大，電網(wǎng)調(diào)峰變得更加困難。傳統(tǒng)的調(diào)峰方式不僅經(jīng)濟(jì)成本高，而且頻繁的啟停機(jī)組，會使設(shè)備受損。本文是在內(nèi)蒙古甚至整個西北地區(qū)多沙漠、較為豐富的風(fēng)力資源的環(huán)境特點(diǎn)上設(shè)想出抽沙蓄能調(diào)峰方式，用抽沙蓄能設(shè)備儲存多余風(fēng)能，電能，可以更加有效的利用風(fēng)力資源，成本低，穩(wěn)定性好，同時對電網(wǎng)調(diào)峰起到緩沖作用，具有一定的先進(jìn)性和科學(xué)性。

1 我國電網(wǎng)現(xiàn)階段的主要調(diào)峰方式及存在的問題

火電調(diào)峰：傳統(tǒng)的火電調(diào)峰以頻繁的啟停大容量的機(jī)組為主，每一次的啟動，都要消耗大量的助燃油，這無疑增加了電力企業(yè)的生產(chǎn)成本。啟停過程中，機(jī)組的各部件的損害，使機(jī)組的維護(hù)次數(shù)增加，相應(yīng)的維護(hù)費(fèi)用隨之增高。在冬季供暖期間，承擔(dān)供暖任務(wù)的企業(yè)，供熱機(jī)組容量又占有很大一部分，火電的調(diào)峰能力被削弱。

水電調(diào)峰：現(xiàn)階段，各地電網(wǎng)都在利用水電進(jìn)行調(diào)峰，水電調(diào)峰的成本較火電低，而且效率較高，啟停迅速。還可以具有提供農(nóng)業(yè)灌溉用水、帶動地方的旅游業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于北方地區(qū)干旱缺水，顯然興建水電站于實際不否。在加上水電站會有引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，對當(dāng)?shù)氐纳锃h(huán)境造成一定的影響，所以在北方地區(qū)水電調(diào)峰不是最佳的選擇。

本文所設(shè)想的抽沙蓄能調(diào)峰方式，符合當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境，生產(chǎn)成本較低，如果能運(yùn)用到實際中，會產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2 抽沙蓄能設(shè)備概述及工作原理

抽沙蓄能設(shè)備主要包含三大部分。第一部分為原動力部分和儲能裝置部分。包括電動機(jī)、傳送帶以及儲沙容器。當(dāng)處于用電低谷時，可以利用多余的風(fēng)能發(fā)電，啟動電動機(jī)，帶動傳送帶，把沙子運(yùn)到高處的儲沙容器中待用，實現(xiàn)蓄能。第二部分為釋能裝置，包括傳送帶、加速漏斗、風(fēng)機(jī)和變速箱，主要是將釋放的沙子通過一個加速漏斗，控制沙子的流速，將沙子的勢能轉(zhuǎn)化為沖擊力帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，再通過變速箱使轉(zhuǎn)速增加，進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。當(dāng)風(fēng)速減小至切入風(fēng)速以下時，打開儲沙容器開關(guān)，將細(xì)沙釋放，將勢能最終轉(zhuǎn)化為電能送入電網(wǎng)，實現(xiàn)釋能。第三部分為能源循環(huán)部分，主要包括發(fā)電機(jī)、傳送帶，將利用后的細(xì)沙收集重新運(yùn)回儲沙容器，實現(xiàn)資源的可循環(huán)利用。本裝置技術(shù)的關(guān)鍵是利用沙子的沖擊力帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，但需要控制好沙子的流速以及風(fēng)輪與沙子沖擊方向的夾角，才能達(dá)到最好的釋能效果。還要合理的設(shè)計沙子下落過程中勢能和動能的轉(zhuǎn)化效率以及避免沙子對動力裝置的損害。

3設(shè)備的科學(xué)性和先進(jìn)性

設(shè)備的科學(xué)性主要體現(xiàn)在：風(fēng)機(jī)不需要根據(jù)調(diào)峰需要頻繁啟停，只要在額定風(fēng)速以上，即使電網(wǎng)不需要，也可以通過儲沙的方式間接利用能源。當(dāng)風(fēng)速低，電網(wǎng)需求大時，可以通過沙的流動帶動機(jī)械發(fā)電裝置，實現(xiàn)電能供給，從而實現(xiàn)對電網(wǎng)的調(diào)峰作用。

作品的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在：和蓄電池儲能相比，本作品可以實現(xiàn)環(huán)境友好，無污染。同時，本作品考慮了北方地區(qū)缺水的客觀現(xiàn)實，充分利用沙漠地質(zhì)條件，通過觀察地表沙子易于流動，且流動軌跡平滑的特點(diǎn)，設(shè)計和抽水蓄能可比的蓄能方法，具有一定的先進(jìn)性。另外，蓄能的前提是風(fēng)力發(fā)電的多余電量，它不影響正常的風(fēng)機(jī)并網(wǎng)發(fā)電，蓄能裝置相當(dāng)于風(fēng)力機(jī)的負(fù)載，這樣的設(shè)計也能夠提高風(fēng)力發(fā)電的低電壓穿越能力，有利于控制風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電質(zhì)量。

4裝置的可行性

（1）內(nèi)蒙古自治區(qū)及西北地區(qū)具有得天獨(dú)厚的地理優(yōu)勢，沙漠面積巨大，擁有優(yōu)良的細(xì)沙資源。

（2）抽沙蓄能裝置可以安置在靠近風(fēng)電場的地方，避免了遠(yuǎn)距離輸電帶來的費(fèi)用問題，節(jié)省了成本。

（3）抽沙蓄能作為二次加工的機(jī)械能，可用于實現(xiàn)電網(wǎng)的有功控制，保持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定。還可以作為風(fēng)電廠內(nèi)部的供電電源，提高系統(tǒng)發(fā)電收益。

（4）抽砂蓄能電站的投運(yùn)，可以促進(jìn)機(jī)械，電力電子等行業(yè)發(fā)展，可以促進(jìn)沙子流動過程中，固體流動形態(tài)控制，飛濺控制等諸多科學(xué)技術(shù)問題的研究，能夠產(chǎn)生多個技術(shù)專利，具有非常好的研究前景。

5結(jié)語

隨著內(nèi)蒙古電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)峰是一個不可避免也是必須面對的問題。抽沙蓄能是一種新的調(diào)峰方式，可以很好的減輕電網(wǎng)調(diào)峰的壓力，提高電網(wǎng)接納風(fēng)電裝機(jī)的能力[1]，能夠有效的減少“棄風(fēng)”現(xiàn)象的發(fā)生?，F(xiàn)在國家大力提倡新能源，能源結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整，我相信，不就的將來，抽沙蓄能設(shè)備必有廣闊的市場前景！

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作者簡介：劉艷峰（1990—），男，本科，漢，內(nèi)蒙古呼和浩特內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)金川校區(qū)，學(xué)生。