[發明專利]礦洞儲氣型壓縮空氣儲能系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202111393857.0
• 申請日: 2021-11-23
• 公開（公告）號: CN114033490B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 鄭天文;梅生偉;陳來軍;張躍;張程云;蔣力波;潘磊
• 申請（專利權）人: 清華四川能源互聯網研究院
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00;E21F17/16;F01D15/10;F01D17/14;F04B37/12;F04B39/06;F04B39/10;F04B41/02;F04B41/06
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 梁曉婷

1.一種礦洞儲氣型壓縮空氣儲能系統的控制方法，其特征在于，應用于礦洞儲氣型壓縮空氣儲能系統，所述礦洞儲氣型壓縮空氣儲能系統包括電動機(1)、多級壓縮機、多級冷卻器、多級透平機、多級回熱器、第一儲熱罐(6)、第二儲熱罐(7)、發電機(12)以及沿地層方向垂直分布的多個水平礦洞巷道，多個所述水平礦洞巷道的一端均與一條垂直向下的豎井(15)連通，沿所述豎井(15)的深度方向布置輸氣管路(13)，所述輸氣管路(13)與多個所述水平礦洞巷道之間設置輸氣支路(14)，每條所述輸氣支路(14)上設置有閥門；

所述電動機(1)、所述多級壓縮機、所述多級冷卻器、所述多級回熱器、所述多級透平機和所述發電機(12)依次連通，所述輸氣支路(14)連通到所述多級冷卻器與所述多級回熱器之間的管道上，所述多級回熱器、所述第一儲熱罐(6)、所述多級冷卻器以及所述第二儲熱罐(7)依次連通，形成循環回路；

所述控制方法包括：

儲能時，利用所述多級壓縮機將空氣壓縮后，采用多級冷卻器回收空氣中的熱能，被冷卻后的空氣首先注入所有所述水平礦洞巷道直至每個所述水平礦洞巷道內壓力由初始壓力P0增壓至P1，然后，沿所述豎井(15)從上往下依次減少注氣的所述水平礦洞巷道的數量，每減少一個注氣的所述水平礦洞巷道就將余下的所述水平礦洞巷道的最終儲氣壓力相應增加dP，按照此方式直到注氣至底層的所述水平礦洞巷道，其中，P1為地表層(23)滿足地表安全性的最大承壓能力，dP為圍巖(24)的最大承壓能力。

2.根據權利要求1所述的礦洞儲氣型壓縮空氣儲能系統的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

釋能時，首先選擇位于最底層的所述水平礦洞巷道進行釋氣，釋氣壓力范圍為dP，釋放的空氣經過所述多級回熱器加熱后，依次經過所述多級透平機透平發電，然后，沿著所述豎井(15)從下往上依次增加釋氣的所述水平礦洞巷道的數量，釋氣壓力范圍為dP，按照此方式直到釋氣至頂層的所述水平礦洞巷道，最后選擇所有所述水平礦洞巷道進行釋氣，直至所有所述水平礦洞巷道的儲氣壓力均降低至P0。

3.根據權利要求1所述的礦洞儲氣型壓縮空氣儲能系統的控制方法，其特征在于，所述多級壓縮機包括第一壓縮機(2)和第二壓縮機(3)，所述多級冷卻器包括第一冷卻器(4)和第二冷卻器(5)，所述第一冷卻器(4)包括a1接口和b1接口，所述第二冷卻器(5)包括a2接口和b2接口；

所述電動機(1)、所述第一壓縮機(2)、所述a1接口、所述b1接口、所述第二壓縮機(3)、所述a2接口和所述b2接口依次連通。

4.根據權利要求3所述的礦洞儲氣型壓縮空氣儲能系統的控制方法，其特征在于，所述第一冷卻器(4)包括c1接口和d1接口，所述第二冷卻器(5)包括c2接口和d2接口；

所述第一儲熱罐(6)、所述c1接口、所述d1接口和所述第二儲熱罐(7)依次連通；

所述第一儲熱罐(6)、所述c2接口、所述d2接口和所述第二儲熱罐(7)依次連通。

5.根據權利要求3所述的礦洞儲氣型壓縮空氣儲能系統的控制方法，其特征在于，所述多級透平機包括第一透平機(10)和第二透平機(11)，所述多級回熱器包括第一回熱器(8)和第二回熱器(9)，所述第一回熱器(8)包括a3接口和b3接口，所述第二回熱器(9)包括a4接口和b4接口；

所述b2接口、所述a3接口、所述b3接口、所述第一透平機(10)、所述a4接口和所述b4接口依次連通。

6.根據權利要求5所述的礦洞儲氣型壓縮空氣儲能系統的控制方法，其特征在于，所述第一回熱器(8)包括c3接口和d3接口，所述第二回熱器(9)包括c4接口和d4接口；

所述第二儲熱罐(7)、所述c3接口、所述d3接口和所述第一儲熱罐(6)依次連通；

所述第二儲熱罐(7)、所述c4接口、所述d4接口和所述第一儲熱罐(6)依次連通。