本发明涉及压缩空气储能的地下储气,尤其涉及一种地下储气硐室及压缩空气储能系统。
背景技术:
1、压缩空气储能技术是一种电能存储技术。在用电低谷时,通过压缩机把电能转化成空气内能并以高压空气的形式存储在储气系统中,在用电高峰时,将高压空气从储气系统中释放并通过膨胀机做功发电,把空气内能转化为电能释放出来。
2、压缩空气储能系统通过储气系统来存放上述的高压空气,储气压力通常在10mpa左右,属于中高压力范围。现有的储气系统分为地上储气系统和地下储气系统,地下储气系尤其适合地下岩层区等有地下开挖条件的地区。
3、在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术中至少存在如下问题:
4、由于地下储气硐室的储气压力在中高压范围内,这要求地下储气硐室具有一定的弹性变形能力。现有的地下储气硐室内部常采用钢板拼接,因此,地下储气硐室的变形能力受钢板钢材屈服强度的限制,为此现有的地下储气硐室多采用高强度钢材。随着压缩空气储能系统向大规模、长时间连续运行趋势发展,要求其相应的配套储气系统的储气量将大幅增加,可见,若地下储气硐室内部仍采用高屈服强度钢材将大幅增加储气系统的成本,这将导致压缩空气储能系统的成本居高不下,进一步导致难以大规模推广应用。
5、基于此,如何在保证系统安全前提下,降低地地下储气系统的成本,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种成本消耗低的地下储气硐室及压缩空气储能系统。为达此目的,一方面,提供了一种地下储气硐室,包括储气腔,上述储气腔包括内衬层和混凝土层,上述内衬层设置在上述混凝土层的内侧,并在上述混凝土层内膨胀或收缩;;上述内衬层包括多个拱形波条纹,每个上述拱形波条纹的长度沿上述储气腔的长度方向延伸;每个上述拱形波条纹均包括依次连接的左条板、弧形条板和右条板,上述弧形条板的突出部朝向上述储气腔的内侧;每个上述左条板与相邻另一个上述拱形波条纹的上述右条板连接。
2、进一步地,上述弧形条板包括依次连接的左弧段、中弧段和右弧段,上述突出部位于上述中弧段,上述左弧段与上述左条板在长度方向固定连接,上述右弧段与上述右条板在长度方向固定连接。
3、进一步地,上述左弧段与上述混凝土层之间设置有左滑动支座,上述左滑动支座与上述左弧段连接。
4、进一步地,所述左滑动支座包括滑动板面和支撑板,所述支撑板、所述滑动板面和所述左弧段之间填充有粘合物。
5、进一步地,上述右弧段与上述混凝土层之间设置有右滑动支座,上述右滑动支座与上述右弧段连接。
6、进一步地,所述右滑动支座包括滑动板面和支撑板,所述支撑板、所述滑动板面和所述右弧段之间填充有粘合物。
7、进一步地,上述左弧段的弧心和上述右弧段的弧心均位于上述储气腔的内侧。
8、进一步地,上述左弧段和上述右弧段对称设置。
9、进一步地,上述左弧段的圆心角和上述右弧段的圆心角相同。
10、进一步地,上述左弧段的圆心角和上述右弧段的圆心角均小于上述中弧段的圆心角。
11、进一步地,上述内衬层包含10个至90个上述拱形波条纹。
12、另一方面,还提供了一种压缩空气储能系统,包括上述任一种上述的地下储气硐室。
13、有益效果:
14、本方案提供了一种地下储气硐室,包括储气腔,储气腔包括内衬层和混凝土层,内衬层设置在混凝土层的内侧,并在混凝土层内膨胀或收缩。以地下储气硐室布置于地下岩石层为例,先根据设计尺寸开挖毛洞,毛洞的内表面即地下储气硐室的围岩。地下储气硐室的储气腔包括内衬层和混凝土层,内衬层位于储气腔的最内层,混凝土层位于内衬层和毛洞之间,内衬层能相对于混凝土层滑动,以在充气加压时膨胀,在放气时收缩。
15、内衬层包括多个拱形波条纹,每个拱形波条纹的长度沿储气腔的长度方向延伸;每个拱形波条纹均包括依次连接的左条板、弧形条板和右条板,弧形条板的突出部朝向储气腔的内侧,以承载储气腔收缩和膨胀时的变形。每个左条板与相邻另一个拱形波条纹的右条板连接,即两两拱形波条纹的都是通过一个拱形波条纹的左条板与旁边的拱形波条纹的右条板连接的。
16、本方案的储气腔,通过围岩承担地下储气硐室的内压,通过混凝土层传递上述内压,由于内衬层包括拱形波条纹,拱形波条纹包括突出部,故内衬层具有一定的柔性,在内部应力增加时能够承载其外扩变形,混凝土层可以将内衬层的应变传递给围岩,通过围岩承担上述应变而不屈服。由于内衬层包括拱形波条纹,拱形波条纹包括突出部,由于拱形波条纹能够将硐室内压力通过突出部分散开,因此,当有同样的承载压力要求时,包括拱形波条纹的内衬层可以采用屈服拉伸量更小的板材,或者更薄的板材。因此,在系统安全前提下,本方案的地下储气系统的成本更低,在大容量地下储气硐室的建造中,其经济性更具有优势。
1.一种地下储气硐室,其特征在于,包括储气腔,所述储气腔包括内衬层和混凝土层,所述内衬层设置在所述混凝土层的内侧,并在所述混凝土层内膨胀或收缩;
2.根据权利要求1所述的地下储气硐室,其特征在于,所述弧形条板包括依次连接的左弧段、中弧段和右弧段,所述突出部位于所述中弧段,所述左弧段与所述左条板在长度方向固定连接,所述右弧段与所述右条板在长度方向固定连接。
3.根据权利要求2所述的地下储气硐室,其特征在于,所述左弧段与所述混凝土层之间设置有左滑动支座,所述左滑动支座与所述左弧段连接。
4.根据权利要求3所述的地下储气硐室,其特征在于,所述左滑动支座包括滑动板面和支撑板,所述支撑板、所述滑动板面和所述左弧段之间填充有粘合物。
5.根据权利要求2所述的地下储气硐室,其特征在于,所述右弧段与所述混凝土层之间设置有右滑动支座,所述右滑动支座与所述右弧段连接。
6.根据权利要求5所述的地下储气硐室,其特征在于,所述右滑动支座包括滑动板面和支撑板,所述支撑板、所述滑动板面和所述右弧段之间填充有粘合物。
7.根据权利要求2所述的地下储气硐室,其特征在于,所述左弧段的弧心和所述右弧段的弧心均位于所述储气腔的内侧。
8.根据权利要求2所述的地下储气硐室,其特征在于,所述左弧段和所述右弧段对称设置。
9.根据权利要求2所述的地下储气硐室,其特征在于,所述左弧段的圆心角和所述右弧段的圆心角相同。
10.根据权利要求2所述的地下储气硐室,其特征在于,所述左弧段的圆心角和所述右弧段的圆心角均小于所述中弧段的圆心角。
11.根据权利要求1所述的地下储气硐室,其特征在于,所述内衬层包含10个至90个所述拱形波条纹。
12.一种压缩空气储能系统,其特征在于,包括权利要求1-权利要求10任一项所述的地下储气硐室。