地下物理储能链

本技术涉及物理储能，尤其涉及一种地下物理储能链。

背景技术：

1、大力发展可再生能源并实现清洁能源变革，是实现双碳目标的重要途径。由于光伏、风电等可再生能源发电受气候条件影响大，导致波动性大，大规模并网将影响电网的稳定性，甚至产生弃电现象。为实现双碳目标，以光伏和风电为主的可再生能源将逐步替代燃煤火电。由于光伏短时出力更稳定、度电成本更低，出力与负荷曲线相似度更高等优势，将成为未来可再生能源的主要组成部分。光伏发电出力与日照变化关联明显，在一天之中存在峰谷波动，储能是平滑光伏出力峰谷变化，实现能量的昼夜转移的重要方式，也是有效解决可再生能源并网稳定性的重要技术途径，是绿色环保的可再生能源大规模高效开发利用、实现我国能源领域绿色可持续发展战略的重要保障。因此，为了实现可再生能源并网，需要超大规模、长时间的电力储能作为保障。

2、抽水储能和压缩空气储能是常见的物理储能技术，具有安全可靠、可规模化、环境友好无污染以及经济性好等优势，其中抽水储能技术成熟，应用广泛。但抽水储能也存在如下不足：(一)抽水储能对地形和地势依赖严重，不仅要有充足的水资源还要有很大地形落差用来修建上下游水库；(二)我国可修建抽水储能的地理资源极其有限，选址困难；(三)修建面积大的上、下游水库会对生态环境造成很大破坏；(四)大面积的上下水库对当地的生态系统造成影响。以上因素导致抽水储能难以满足我国大规模储能的需求。现有公开的方案中，尚没有一种能够彻底解决我国大规模可再生能源并网问题的超大规模储能技术方案。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种地下物理储能链，以解决我国大规模可再生能源并网的超大规模储能的问题。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案在于：

3、一种地下物理储能链，包括基于人工地下隧洞的地下抽水储能链和/或恒水压压缩空气储能链；地下抽水储能链包括地上水库群、地下抽储连通井、地下抽储隧道链、地下电站和地上电气链；地上水库群包括至少两个地上水库；地下抽储连通井一端与地上水库连接，另一端与地下电站连通；地下电站一端与地下抽储连通井连通，另一端与地下抽储隧道链连通，用于进行电能转换；地上电气链与地下电站、电网连接；恒水压压缩空气储能链包括地上水库群、地下压缩空气连通井、地下压缩空气隧道链、地上电站和地上电气链；地下压缩空气连通井一端与地上水库连通，另一端与地下压缩空气隧道链连通；地上电站与地下压缩空气隧道链连通，用于进行电能转换；地上电气链与地上电站、电网连接。

4、进一步的，地下抽储隧道链和地下压缩空气隧道链相互平行。

5、进一步的，地下抽水储能链还包括水位调节器；水位调节器设置于地下抽储隧道链内，配置为可将地下抽储隧道链分隔成至少两段；每一段均与相应的地下电站、地上水库连通。

6、进一步的，地下电站包括水泵水轮机；水泵水轮机一端与地下抽储连通井连通，另一端与地下抽储隧道链连通。

7、进一步的，恒水压压缩空气储能链还包括分段间隔器；分段间隔器设置于地下压缩空气隧道链内，配置为可将地下压缩空气隧道链分隔成至少两段；每一段均与相应的地上电站、地上水库连通。

8、进一步的，地上电站包括空气压缩机和空气膨胀机；空气压缩机、空气膨胀机与地上电气链连接；空气压缩机用于将空气压缩以储存能量；压缩空气驱动空气膨胀机以进行发电。

9、进一步的，恒水压压缩空气储能链还包括输气管道，输气管道一端与地上电站连通，另一端与地下压缩空气隧道链的连通。

10、进一步的，恒水压压缩空气储能链还包括换热装置；换热装置包括储热罐、储冷罐和循环换热系统；循环换热系统包括储热介质，储热介质吸收空气压缩机将空气压缩产生的热量后存储于储热罐中；压缩空气驱动空气膨胀机发电过程中吸收存储于储热罐中的储热介质的热量，冷却后的储热介质存储于储冷罐中。

11、进一步的，地下抽水储能链还包括分控站；分控站与地下电站连通，用于控制地下电站的工作状态；

12、恒水压压缩空气储能链还包括分控站；分控站与地上电站连通，用于控制地上电站的工作状态。

13、进一步的，地下抽水储能链还包括总控站，总控站与分控站连接，用于控制分控站；恒水压压缩空气储能链还包括总控站，总控站与分控站连接，用于控制分控站。

14、综合上述技术方案，本实用新型所能实现的技术效果在于：

15、本实用新型提供的地下物理储能链包括，包括基于人工地下隧洞的地下抽水储能链和/或恒水压压缩空气储能链；地下抽水储能链包括地上水库群、地下抽储连通井、地下抽储隧道链、地下电站和地上电气链；地上水库群包括至少两个地上水库；地下抽储连通井一端与地上水库连接，另一端与地下电站连通；地下电站一端与地下抽储连通井连通，另一端与地下抽储隧道链连通，用于进行电能转换；地上电气链与地下电站、电网连接；恒水压压缩空气储能链包括地上水库群、地下压缩空气连通井、地下压缩空气隧道链、地上电站和地上电气链；地下压缩空气连通井一端与地上水库连通，另一端与地下压缩空气隧道链连通；地上电站与地下压缩空气隧道链连通，用于进行电能转换；地上电气链与地上电站、电网连接。

16、本实用新型提供的地下物理储能链通过将多个地上水库组成地上水库群，并使地上水库与地下抽储隧道链和/或地下压缩空气隧道链连通，从而将地上水库联系成为一个整体，实现水资源的调配，极大的增加了储能能力，充分利用了现有的水库资源。当一部分地上水库水源充足时，可通过其中的水进行发电并进入地下抽储隧道链和/或地下压缩空气隧道链，并通过地上电气链向电网供电。当处于用电低谷时，将地下抽储隧道链和/或地下压缩空气隧道链中的水送至地上水库群，根据各个水库的储水情况选择合适的地上水库进行储水，提高水的势能，实现储能，并实现各个地上水库之间的水资源协调，进而实现远途调水功能。

17、通过对地上水库群的整体协调，可将各地的可再生能源如光伏、风电等进行并网，极大的增加了储能能力，有效调节峰谷用电，通过将各个水库连成一体，实现了超大规模储能并对可再生能源进行并网。此外，还可以根据可再生能源、储能、负荷情况灵活选用地下抽水储能链或恒水压压缩空气储能链进行工作，或者两者同时工作。

18、对于此类大型地下物理储能链，除了地上电气链可以输送电力外，地下抽储隧道链、地下压缩空气隧道链也可以实现能源的跨区输送。

技术特征：

1.一种地下物理储能链，其特征在于，包括基于人工地下隧洞的地下抽水储能链（100）和/或恒水压压缩空气储能链（200）；

2.根据权利要求1所述的地下物理储能链，其特征在于，所述地下抽储隧道链（130）和所述地下压缩空气隧道链（220）相互平行。

3.根据权利要求2所述的地下物理储能链，其特征在于，所述地下抽水储能链（100）还包括水位调节器（160）；

4.根据权利要求3所述的地下物理储能链，其特征在于，所述地下电站（140）包括水泵水轮机（141）；

5.根据权利要求2所述的地下物理储能链，其特征在于，所述恒水压压缩空气储能链（200）还包括分段间隔器（240）；

6.根据权利要求5所述的地下物理储能链，其特征在于，所述地上电站（230）包括空气压缩机和空气膨胀机；

7.根据权利要求6所述的地下物理储能链，其特征在于，所述恒水压压缩空气储能链（200）还包括输气管道（250），所述输气管道（250）一端与所述地上电站（230）连通，另一端与所述地下压缩空气隧道链（220）的顶部连通。

8.根据权利要求7所述的地下物理储能链，其特征在于，所述恒水压压缩空气储能链（200）还包括换热装置（260）；

9.根据权利要求2所述的地下物理储能链，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的地下物理储能链，其特征在于，

技术总结
本技术涉及物理储能技术领域，尤其涉及一种地下物理储能链，旨在解决大规模可再生能源并网的超大规模储能问题。本技术包括地下抽水储能链和/或恒水压压缩空气储能链；地下抽水储能链包括地上水库群、地下抽储连通井、地下抽储隧道链、地下电站和地上电气链；恒水压压缩空气储能链包括地上水库群、地下压缩空气连通井、地下压缩空气隧道链、地上电气链和地上电站；地上水库群包括至少两个地上水库。本技术通过地下抽储隧道链和地下压缩空气隧道链将地上水库联结成整体，并进行整体协调，避免了单独水库储能不足，无法有效调节峰谷用电，通过将各个水库联系成整体，实现了超大规模储能并对可再生能源进行并网。

技术研发人员：肖立业,张京业,聂子攀,邱清泉
受保护的技术使用者：中国科学院电工研究所
技术研发日：20220908
技术公布日：2024/1/12