[發(fā)明專利]一種利用深部含水層進(jìn)行壓縮氣體儲(chǔ)能的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010038947.7
• 申請(qǐng)日: 2020-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN111219186B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張軍;李毅;寇攀高;田海平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司;國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): E21B49/00
• 分類號(hào): E21B49/00;E21B47/06;B65G5/00;F04B41/06;F04B41/02;F01K3/14;F01K7/22
• 代理公司: 長(zhǎng)沙智路知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43244
• 代理人: 張毅

1.一種利用深部含水層進(jìn)行壓縮氣體儲(chǔ)能的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、通過對(duì)目標(biāo)地層進(jìn)行地質(zhì)鉆探，探明深部地層的巖層分布、測(cè)量各地層滲透率；

S2、通過壓縮/壓氣試驗(yàn)，檢查上覆蓋層的密封性和目標(biāo)含水層的系統(tǒng)連通性；

S3、選擇能承受高溫高壓氣體的鉆井管道，實(shí)施完井，布置能抵抗高壓氣體泄漏的封井隔氣塞，井頭、井中及井底壓力溫度傳感器，進(jìn)行目標(biāo)含水層井筒射孔；

S4、在工作井附近布置地面壓縮氣體儲(chǔ)能電站，開展緩沖氣體和工作氣體注入速率極值測(cè)定；

S5、向目標(biāo)含水層注入緩沖氣體形成墊層氣，墊層氣包圍的空間即為儲(chǔ)氣空間；

S6、向所述儲(chǔ)氣空間中循環(huán)注入和抽采工作氣體進(jìn)行儲(chǔ)能和釋能，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井筒、儲(chǔ)氣空間的溫度、壓力變化；

S7、判斷井筒出口的出氣量和出氣壓力是否能滿足釋能效率和發(fā)電量，若是，則繼續(xù)步驟S6，若否，則進(jìn)入步驟S5。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用深部含水層進(jìn)行壓縮氣體儲(chǔ)能的方法，其特征在于，步驟S1所述的巖層分布滿足如下要求：所述目標(biāo)含水層的厚度在15m以上，埋藏深度在400m以上，其上的上覆蓋層和其下的下伏巖層應(yīng)具有不透水性，所述上覆蓋層及目標(biāo)含水層傾角應(yīng)小于10°。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用深部含水層進(jìn)行壓縮氣體儲(chǔ)能的方法，其特征在于，步驟S1所述的各地層的滲透率為：所述目標(biāo)含水層的滲透率在0.01～10達(dá)西之間，孔隙率在0.1以上，所述上覆蓋層和下伏巖層的滲透率小于0.001倍目標(biāo)含水層的滲透率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用深部含水層進(jìn)行壓縮氣體儲(chǔ)能的方法，其特征在于，步驟S3中所述鉆井管道和井筒為能抵抗循環(huán)高溫高壓轉(zhuǎn)化至低溫低壓循環(huán)氣體壓力作用的高強(qiáng)度合金，且具有隔熱作用。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用深部含水層進(jìn)行壓縮氣體儲(chǔ)能的方法，其特征在于，步驟S4所述的地面壓縮氣體儲(chǔ)能電站包括氣體渦輪機(jī)一、氣體渦輪機(jī)二、氣體壓縮機(jī)一、氣體壓縮機(jī)二、壓縮系統(tǒng)控制器、發(fā)電系統(tǒng)控制器、級(jí)間冷卻器、級(jí)后冷卻器、換熱器、再熱器、進(jìn)氣節(jié)流閥、出氣節(jié)流閥和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)；電動(dòng)機(jī)與壓縮控制器連接，發(fā)電機(jī)與發(fā)電控制器連接，壓縮控制器與氣體壓縮機(jī)一、氣體壓縮機(jī)二電連接，氣體壓縮機(jī)一、級(jí)間冷卻器、氣體壓縮機(jī)二、級(jí)后冷卻器、進(jìn)氣節(jié)流閥依次通過管道連接，出氣節(jié)流閥、換熱器、氣體渦輪機(jī)一、再熱器、氣體渦輪機(jī)二、換熱器依次通過管道連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用深部含水層進(jìn)行壓縮氣體儲(chǔ)能的方法，其特征在于，步驟S5所述的緩沖氣體的注入量、注入速率、注入總時(shí)間與儲(chǔ)能規(guī)模關(guān)聯(lián)，所述緩沖氣體的注入總量應(yīng)為所述工作氣體的注入總量的3倍以上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用深部含水層進(jìn)行壓縮氣體儲(chǔ)能的方法，其特征在于，步驟S6所述的注入和抽采工作氣體進(jìn)行儲(chǔ)能和釋能為日循環(huán)操作模式，以24小時(shí)為一個(gè)周期，分為4個(gè)階段，分別為：注入儲(chǔ)能階段、第一次停注階段、抽采釋能階段，第二次停注階段，循序?yàn)?

S6.1、注入儲(chǔ)能階段：打開進(jìn)氣節(jié)流閥，關(guān)閉出氣節(jié)流閥，利用電網(wǎng)富余電力或可再生能源，采用氣體壓縮機(jī)將壓縮后的高溫高壓氣體通過注入目標(biāo)含水層；

S6.2、第一次停注階段：關(guān)閉進(jìn)氣節(jié)流閥，關(guān)閉出氣節(jié)流閥，將工作氣體儲(chǔ)存于目標(biāo)含水層的儲(chǔ)氣空間；

S6.3、抽采釋能階段：在用電高峰時(shí)段，開啟出氣節(jié)流閥，抽采工作氣體通過氣體渦輪機(jī)和加熱系統(tǒng)，進(jìn)行能量釋放，產(chǎn)生電能輸入電力；

S6.4、第二次停注階段：關(guān)閉出氣節(jié)流閥，待電網(wǎng)有富余電力或可再生能源后。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或6或7所述的一種利用深部含水層進(jìn)行壓縮氣體儲(chǔ)能的方法，其特征在于，所述緩沖氣體為空氣、二氧化碳或氮?dú)猓龉ぷ鳉怏w為空氣。