[發明專利]隧道斜井儲熱等壓強壓縮空氣混合儲能系統

有效

• 申請號: 202210226000.8
• 申請日: 2022-03-09
• 公開（公告）號: CN115059603B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 肖立業;聶子攀;張京業;邱清泉
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所;齊魯中科電工先進電磁驅動技術研究院
• 主分類號: F04B41/02
• 分類號: F04B41/02;F04B39/06;F01K7/02;F01K27/00;F03B13/06;E21D9/02;E21D13/00;E21F17/00
• 代理公司: 北京瀚仁知識產權代理事務所(普通合伙) 11482
• 代理人: 宋寶庫;屠曉旭

本發明屬于儲能技術領域，旨在解決現有的空氣儲能系統自動化程度低、儲能效率低的問題，具體涉及一種隧道斜井儲熱等壓強壓縮空氣儲能系統，包括由位于地下深處巖層中的隧洞構成的地下儲氣室、地上水源、動力設備、儲熱裝置和總控中心；地下儲氣室的內部可以自動清淤；儲能時，外部空氣被壓入至地下儲氣室的內部作為壓縮空氣存儲，放出的熱能被儲熱裝置收集并存儲，地下儲氣室內部的水被排出返回至地上水源；發電時，壓縮空氣吸收存儲的熱能通過動力設備進行發電，地上水源的水進入地下儲氣室。本發明可以減少等壓強壓縮空氣儲能系統儲熱裝置的占地、建造成本，實現自動清淤，有效降低系統保養、維護難度，提高發電功率和發電效率。

技術領域

本發明屬于儲能技術領域，具體涉及一種隧道斜井儲熱等壓強壓縮空氣混合儲能系統。

背景技術

為了實現我國在2030年碳達峰，2060年碳中和的目標，需要構建新型電力系統，其典型特征是新能源電源占比高，電力電子設備占比高。以風電和光伏為主的新能源將逐步替代燃煤火電機組。相較于風電，光伏短時出力更穩定，度電成本更低，出力與負荷曲線相似度更高，太陽能電池板報廢后更易于處理；將成為未來新能源構成的主要組成部分。光伏發電出力與日照變化關聯明顯，在一天之中存在峰谷波動，儲能是平滑光伏出力峰谷變化，實現能量的晝夜轉移，滿足負荷用電需求的重要保障。

抽水儲能系統和壓縮空氣儲能系統是兩種已投入商業運營的電網側規模化儲能系統，其中，壓縮空氣儲能系統中，按照儲氣裝置的特點，可以分為等體積壓縮空氣儲能系統和等壓強壓縮空氣儲能系統。等壓強壓縮空氣儲能系統具有儲能密度大，儲能、發電運行過程儲氣室壓力恒定(有助于保持壓縮機/膨脹機工作在恒壓工況)的優勢，從而，更有利于實現高能量循環效率。

加拿大Hydrostor公司提出了蓄水庫和電站建于地面，儲氣室位于地下的等壓強壓縮空氣儲能系統，通過立井挖掘地下儲氣室，完工后，在其中充滿水形成的水柱維持地下儲氣室壓強，立井的底部與地下儲氣室密封，通過輸水管道連接立井和地下儲氣室；地面電站和地下儲氣室通過立井中的高壓輸氣管道連接；該系統的缺點在于，立井當中灌滿水，用于形成維持地下儲氣室壓強的水柱，而水柱水流量受限于連接立井與地下儲氣室的輸水管道的截面積，因此，立井沒有被很好地利用，而且，立井底部的輸水管道容易受淤塞影響；通過立井開挖地下儲氣室，人員和大型機械進入地下儲氣室困難，不利于后期保養和維修，而且，立井以及其中的輸氣管道長期浸泡于水中，加快了老化，提高了故障率，同時又增加了保養和維修的難度；另外，需要額外考慮儲熱裝置的布置，占用地上空間放置儲熱罐，或者開挖地下空間儲存儲熱介質；此外，長期工作過程中，地面水庫與地下儲氣空間水源交換易造成淤泥淤積，影響系統效率和儲能量，需要耗費大量人力物力進行清淤，且較難實現。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決現有的空氣儲能系統自動化程度低、儲能效率低的問題，本發明提供了一種隧道斜井儲熱等壓強壓縮空氣混合儲能系統，包括地下儲氣室，用于存儲壓縮空氣；所述地下儲氣室由位于地下深處巖層中的隧洞構成；

地上水源，用于維系所述地下儲氣室所需壓強；

動力設備；

儲熱裝置，設置有加熱電阻；以及

總控中心；

所述地下儲氣室的內部設置有淤泥厚度檢測裝置、清淤裝置和淤泥濃度檢測裝置，所述淤泥厚度檢測裝置、所述清淤裝置、所述淤泥濃度檢測裝置均與所述總控中心信號連接；當所述總控中心獲取的所述淤泥厚度檢測裝置、所述淤泥濃度檢測裝置檢測的淤泥信息超過預設閾值時，控制所述清淤裝置進行自動化清淤作業；

儲能時，外部空氣經所述動力設備被壓入至所述地下儲氣室的內部作為壓縮空氣存儲，被壓縮的外部空氣放出的熱能被所述儲熱裝置收集并存儲，所述地下儲氣室內部的水被排出返回至所述地上水源；發電時，所述地下儲氣室內部的壓縮空氣吸收存儲的熱能通過所述動力設備進行發電，所述地上水源的水進入所述地下儲氣室。