[發明專利]一種利用深部含水層進行壓縮氣體儲能的方法

有效

• 申請號: 202010038947.7
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111219186B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 張軍;李毅;寇攀高;田海平
• 申請（專利權）人: 國網湖南省電力有限公司;國網湖南省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/06;B65G5/00;F04B41/06;F04B41/02;F01K3/14;F01K7/22
• 代理公司: 長沙智路知識產權代理事務所(普通合伙) 43244
• 代理人: 張毅

1.一種利用深部含水層進行壓縮氣體儲能的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、通過對目標地層進行地質鉆探，探明深部地層的巖層分布、測量各地層滲透率；

S2、通過壓縮/壓氣試驗，檢查上覆蓋層的密封性和目標含水層的系統連通性；

S3、選擇能承受高溫高壓氣體的鉆井管道，實施完井，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，進行目標含水層井筒射孔；

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

S5、向目標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氣空間；

S6、向所述儲氣空間中循環注入和抽采工作氣體進行儲能和釋能，并實時監測井筒、儲氣空間的溫度、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電量，若是，則繼續步驟S6，若否，則進入步驟S5。

2.根據權利要求1所述的一種利用深部含水層進行壓縮氣體儲能的方法，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具有不透水性，所述上覆蓋層及目標含水層傾角應小于10°。

3.根據權利要求1所述的一種利用深部含水層進行壓縮氣體儲能的方法，其特征在于，步驟S1所述的各地層的滲透率為：所述目標含水層的滲透率在0.01～10達西之間，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倍目標含水層的滲透率。

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

5.根據權利要求1所述的一種利用深部含水層進行壓縮氣體儲能的方法，其特征在于，步驟S4所述的地面壓縮氣體儲能電站包括氣體渦輪機一、氣體渦輪機二、氣體壓縮機一、氣體壓縮機二、壓縮系統控制器、發電系統控制器、級間冷卻器、級后冷卻器、換熱器、再熱器、進氣節流閥、出氣節流閥和電動機/發電機；電動機與壓縮控制器連接，發電機與發電控制器連接，壓縮控制器與氣體壓縮機一、氣體壓縮機二電連接，氣體壓縮機一、級間冷卻器、氣體壓縮機二、級后冷卻器、進氣節流閥依次通過管道連接，出氣節流閥、換熱器、氣體渦輪機一、再熱器、氣體渦輪機二、換熱器依次通過管道連接。

6.根據權利要求1所述的一種利用深部含水層進行壓縮氣體儲能的方法，其特征在于，步驟S5所述的緩沖氣體的注入量、注入速率、注入總時間與儲能規模關聯，所述緩沖氣體的注入總量應為所述工作氣體的注入總量的3倍以上。

7.根據權利要求1所述的一種利用深部含水層進行壓縮氣體儲能的方法，其特征在于，步驟S6所述的注入和抽采工作氣體進行儲能和釋能為日循環操作模式，以24小時為一個周期，分為4個階段，分別為：注入儲能階段、第一次停注階段、抽采釋能階段，第二次停注階段，循序為:

S6.1、注入儲能階段：打開進氣節流閥，關閉出氣節流閥，利用電網富余電力或可再生能源，采用氣體壓縮機將壓縮后的高溫高壓氣體通過注入目標含水層；

S6.2、第一次停注階段：關閉進氣節流閥，關閉出氣節流閥，將工作氣體儲存于目標含水層的儲氣空間；

S6.3、抽采釋能階段：在用電高峰時段，開啟出氣節流閥，抽采工作氣體通過氣體渦輪機和加熱系統，進行能量釋放，產生電能輸入電力；

S6.4、第二次停注階段：關閉出氣節流閥，待電網有富余電力或可再生能源后。

8.根據權利要求1或6或7所述的一種利用深部含水層進行壓縮氣體儲能的方法，其特征在于，所述緩沖氣體為空氣、二氧化碳或氮氣，所述工作氣體為空氣。