沉渣型盐穴压缩空气储能方法、监测方法及储能系统

1.本技术涉及盐穴沉渣储气技术领域，特别地，涉及沉渣型盐穴压缩空气储能方法、监测方法及储能系统。


背景技术：

2.盐穴压缩空气储能作为一种新型的能源储存方式，其原理是在用电低谷期将电能转为化学能，通过空气压缩机，将高压气体注入盐穴中，压缩热进行存储。在用电高峰期，释放盐穴高压气体，并通过储存的压缩热进行加热，然后驱动电动机进行电能转化。压缩空气储能技术作为整个过程无污染的储能模式，已在美国和德国等国家已经运行，在国内双碳目标的指导下，压缩空气储能技术变得日趋重要，压缩空气储能已在江苏金坛和山东泰安实施。
3.然而，我国盐岩地层不溶性杂质较多，导致盐穴储库造腔完成后会形成大量的沉渣，堆积到盐穴底部，因此，利用沉渣空隙储存高压空气，成为我国盐穴压缩空气储能的未来发展趋势。沉渣型储气库压缩空气储能需要对井下高压气体的封存情况，以及气体量进行定量评估，也需要对盐腔的密封性进行检测，通过监测压力的变化情况可以对腔体的密封性进行把握。同时，高压气体在存储和提取利用的过程中，会将腔体内部的水蒸气带出，因此，需要分析腔体内部的气卤界面位置，从而安全监测压缩空气储能的运行情况。
4.而且，压缩空气储能的盐穴在反复进行注采气过程后，盐腔的密封性需要进行检测，综上，气液界面位置确定和腔体密封性作为盐穴压气储能运行安全监测的重要参数。
5.沉渣型储库在压缩储能的气卤界面检测方法与传统的检测方法存在差异，对于盐穴高压气体的检测需要引起特别重视。盐穴压气储能在储气库的应用，采用通信装置测试气卤界面深度是作为测量储气库气卤界面的方法，但是这些方法在测量的过程中需要进行相应的井下或者井上装置的布设，而对于沉渣储库而言，这些常规测试仪器和方法无法实施。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供沉渣型盐穴压缩空气储能方法、监测方法及储能系统，通过向注排卤管注入设定量的保护油，以防止盐穴内产生负压，通过第一压力数据和第二压力数据监测盐穴是否存在安全隐患，并通过第一压力数据和第二压力数据实现卤水与气体的接触面距离地面的高度的动态测量。
7.本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。
8.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种沉渣型盐穴压缩空气储能方法，所述盐穴的两端分别连通有注采气管和注排卤管，所述盐穴中部设有卤水，所述卤水隔断所述注采气管与所述注排卤管连通，所述储能方法包括：通过所述注采气管向所述盐穴输入气体，并压缩气体进行储能，以使得所述卤水与气体的接触面不断下降；当卤水与气体的接触
面下降至设定值时，则停止输入气体；向注排卤管注入设定量的保护油，以防止盐穴内产生负压。
9.在一些实施例中，所述设定量的保护油＞所述注排卤管的体积。
10.在一些实施例中，所述保护油与所述卤水不相容，且所述保护油的密度低于所述卤水。
11.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种沉渣型盐穴压缩空气储能的监测方法，应用于如上所述的储能方法，所述监测方法包括：获取所述注排卤管底部的第一压力数据；获取所述注采气管顶部的第二压力数据；根据所述第一压力数据和所述第二压力数据对所述盐穴进行监测。
12.在一些实施例中，所述第一压力数据包括未注入保护油时所述注排卤管底部的第一压力值p1，所述第二压力数据包括第二压力值p2，在所述根据所述第一压力数据和所述第二压力数据对所述盐穴进行监测中，所述监测方法包括：当所述第一压力值p1达到第一预设阈值，和/或所述第二压力值p2达到第二预设阈值时，则判定所述盐穴存在安全隐患；当所述第一压力值p1未达到第一预设阈值，以及所述第二压力值p2未达到第二预设阈值时，则判定所述盐穴不存在安全隐患。
13.在一些实施例中，当所述盐穴不存在安全隐患，且当卤水与气体的接触面下降至设定值时，所述监测方法还包括：获取卤水密度ρ，以及重力加速度g；根据所述第二压力值p2、所述卤水密度ρ以及重力加速度g，计算出卤水与气体的接触面距离地面的第一高度h1。
14.在一些实施例中，在所述根据所述第二压力值p2、所述卤水密度ρ以及重力加速度g，计算出卤水与气体的接触面距离地面的第一高度h1中，采用如下公式计算出所述第一高度h1：
[0015][0016]
在一些实施例中，所述第一压力数据还包括注入保护油时所述注排卤管底部的第三压力值p3，当所述盐穴不存在安全隐患，且向注排卤管注入设定量的保护油时，所述监测方法还包括：根据所述第一压力值p1、第三压力值p3、所述卤水密度ρ、所述第一高度h1以及重力加速度g，计算出卤水与气体的接触面距离地面的第二高度h2。
[0017]
在一些实施例中，在所述根据所述第一压力值p1、第三压力值p3、所述卤水密度ρ、所述第一高度h1以及重力加速度g，计算出卤水与气体的接触面距离地面的第二高度h2中，采用如下公式计算出所述第二高度h2：
[0018][0019]
根据本技术实施例的一个方面，提供了一种沉渣型盐穴压缩空气储能系统，采用如上所述的储能方法，所述储能系统包括：第一传感器，所述第一传感器用于检测所述注排卤管底部的第一温度数据以及第一压力数据；第二传感器，所述第二传感器用于检测所述注采气管顶部的第二温度数据以及第二压力数据；监控器，用于接收第一传感器和第二传感器的检测信号，并根据所述第一传感器和第二传感器的检测信号显示对应的温度和压力。。
[0020]
由以上本技术的技术方案，与现有技术相比，其显著的有益效果在于：通过向注排
卤管注入设定量的保护油，以防止盐穴内产生负压，通过第一压力数据和第二压力数据监测盐穴是否存在安全隐患，并通过第一压力数据和第二压力数据实现卤水与气体的接触面距离地面的高度的动态测量，从而实现对盐穴压缩空气储能的运行安全监测，为盐穴压气储能的正常运行提供重要的参考。
[0021]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
[0022]
通过参照附图详细描述其示例性实施例，本技术的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
[0023]
图1示出了根据本技术一个实施例的储能方法流程图；
[0024]
图2示出了根据本技术一个实施例的监测方法流程图；
[0025]
图3示出了根据本技术一个实施例的沉渣型盐穴压缩空气储能系统结构示意图。
[0026]
附图标记说明如下：1、注采气管；2、注排卤管；3、沉渣；4、连通通道；5、盐穴顶部；6、第三温压器；7、气卤界面；8、注采气管阀门；9、注排卤管阀门；10、油卤界面；11、监控器；12、第一温压器；13、第二温压器。
具体实施方式
[0027]
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本技术将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
[0028]
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本技术的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本技术的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本技术的各方面。
[0029]
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
[0030]
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
[0031]
为了使本领域技术人员更好的理解本技术，下面将结合图1至图3对本技术进行简单说明。
[0032]
根据一些实施例，如图1所示，本技术提供了一种沉渣型盐穴压缩空气储能方法，所述盐穴的两端分别连通有注采气管1和注排卤管2，所述盐穴中部设有卤水，所述卤水隔断所述注采气管1与所述注排卤管2连通，所述储能方法包括：
[0033]
步骤101，通过所述注采气管1向所述盐穴输入气体，并压缩气体进行储能，以使得所述卤水与气体的接触面不断下降；
[0034]
步骤102，当卤水与气体的接触面下降至设定值时，则停止输入气体；
[0035]
步骤103，向注排卤管2注入设定量的保护油，以防止盐穴内产生负压。
[0036]
基于上述实施例，在步骤101中，首先打开注采气管1和注排卤管2，通过注采气管1向盐穴输入气体，随着气体不断输入，气体气压不断增加，以使得盐穴内的卤水与气体的接触面不断下降。
[0037]
在步骤102中，停止输入气体后，关闭注采气管1和注排卤管2，可进行测量注采气管1顶部的压力和未注油时的注排卤管2底部的压力，上述的设定值可以根据实际需求设定。
[0038]
在步骤103中，打开注排卤管2，向注排卤管2注入设定量的保护油，以防止盐穴内产生负压。关闭注排卤管2后，可进行测量注油时的注排卤管2底部的压力。其中，保护油与卤水不相容，且保护油的密度低于卤水。
[0039]
进一步的，设定量可以根据实际需求设定，在一些实施例中，设定量的保护油＞注排卤管2的体积。在向注排卤管2注入设定量的保护油之前，预先获取注排卤管2的长度h和注排卤管2的内径d，计算出注排卤管2的体积v。根据注排卤管2的体积v确定设定量。其中，根据注排卤管2的长度h和注排卤管2的内径d计算出注排卤管2的体积v，采用如下公式计算：
[0040][0041]
为保证上述储能方法的安全性，对上储能方法进行监测，如图2所示，本技术提供了一种沉渣型盐穴压缩空气储能的监测方法，应用于如上所述的储能方法，所述监测方法包括：
[0042]
步骤201，获取所述注排卤管2底部的第一压力数据；
[0043]
步骤202，获取所述注采气管1顶部的第二压力数据；
[0044]
步骤203，根据所述第一压力数据和所述第二压力数据对所述盐穴进行监测。
[0045]
基于上述实施例，首先获取注排卤管2底部的第一压力数据，以及获取注采气管1顶部的第二压力数据，根据注排卤管2底部的第一压力数据和注采气管1顶部的第二压力数据对盐穴进行监测。
[0046]
根据一些实施例，所述第一压力数据包括未注入保护油时所述注排卤管2底部的第一压力值p1，所述第二压力数据包括第二压力值p2，在所述根据所述第一压力数据和所述第二压力数据对所述盐穴进行监测中，所述监测方法包括：
[0047]
当所述第一压力值p1达到第一预设阈值，和/或所述第二压力值p2达到第二预设阈值时，则判定所述盐穴存在安全隐患；
[0048]
当所述第一压力值p1未达到第一预设阈值，以及所述第二压力值p2未达到第二预设阈值时，则判定所述盐穴不存在安全隐患。
[0049]
基于上述实施例，在获取第一压力数据和第二压力数据时，需要关闭注采气管1和注排卤管2，当所述第一压力值p1达到第一预设阈值，和/或所述第二压力值p2达到第二预设阈值时，则说明密封性发生较大的波动，会出现安全隐患。
[0050]
当所述第一压力值p1未达到第一预设阈值，以及所述第二压力值p2未达到第二预设阈值时，则说明盐穴内部空间的密封性良好，没有安全性问题。
[0051]
根据一些实施例，当所述盐穴不存在安全隐患，且当卤水与气体的接触面下降至设定值时，所述监测方法还包括：
[0052]
获取卤水密度ρ，以及重力加速度g；
[0053]
根据所述第二压力值p2、所述卤水密度ρ以及重力加速度g，计算出卤水与气体的接触面距离地面的第一高度h1。
[0054]
基于上述实施例，采用如下公式计算出所述第一高度h1：
[0055][0056]
根据一些实施例，所述第一压力数据还包括注入保护油时所述注排卤管2底部的第三压力值p3，当所述盐穴不存在安全隐患，且向注排卤管2注入设定量的保护油时，所述监测方法还包括：
[0057]
根据所述第一压力值p1、第三压力值p3、所述卤水密度ρ、所述第一高度h1以及重力加速度g，计算出卤水与气体的接触面距离地面的第二高度h2。
[0058]
基于上述实施例，采用如下公式计算出所述第二高度h2：
[0059][0060]
根据另一些实施例，本技术提供了一种沉渣型盐穴压缩空气储能系统，采用如上所述的储能方法进行压缩空气储能，所述储能系统包括：
[0061]
第一传感器，所述第一传感器用于检测所述注排卤管2底部的第一温度数据以及第一压力数据；
[0062]
第二传感器，所述第二传感器用于检测所述注采气管1顶部的第二温度数据以及第二压力数据；
[0063]
监控器11，用于接收第一传感器和第二传感器的检测信号，并根据所述第一传感器和第二传感器的检测信号显示对应的温度和压力。
[0064]
基于上述实施例，如图3所示，第一传感器采用第一温压器12和第三温压器6，第一温压器12用于检测未注入保护油时所述注排卤管2底部的第一压力值p1和第一温度值，第三温压器6用于检测注入保护油时所述注排卤管2底部的第三压力值p3和第三温度值，第二传感器采用第二温压器13，第二温压器13用于检测注采气管1顶部的第二温度数据以及第二压力数据，第二温度数据包括第二温度值，第二压力数据包括第二压力值p2。监控器11用于显示第一压力值p1、第一温度值、第二压力值p2、第二温度值、第三压力值p3、第三温度值。
[0065]
进一步的，注采气管1的上端设置有注采气管阀门8，注排卤管2上端设置有注排卤管阀门9。注采气管1输入气体时，打开注采气管阀门8和注排卤管阀门9，进行注气排卤，停止输入气体后，关闭注采气管阀门8和注排卤管阀门9。加入保护油时，打开注排卤管阀门9。
[0066]
盐穴与注采气管1和注排卤管2组成u型管，卤水设于所组成的u型管的底部，隔断注采气管1和注排卤管2连通。
[0067]
进一步的，如图3所示，盐穴包括沉渣3、连通通道4和盐穴顶部5。连通通道4内设有卤水，连通通道4的一测设有沉渣3，沉渣3的上端为盐穴顶部5，盐穴通过盐穴顶部5与注采气管1连通，连通通道4的另一端与注排卤管2连通。其中，卤水与气体的接触面为气卤界面7，注排卤管2注入保护油后，保护油与卤水不相容，组成油卤界面10。
[0068]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施方式后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。
[0069]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。