内置蓄水容器的地下稳压储气装置的制作方法

本发明涉及地下储气领域，尤其涉及一种内置蓄水容器的地下稳压储气装置及其稳压控制技术。

背景技术：

储能系统是维持电网稳定，保证供电可靠性的重要环节，并为解决可再生能源大规模并网提供了有效途径。压缩空气储能技术由于具有受地理条件限制小、容量大、工作时间长、经济性能好、充放电循环多等优点，是有效解决大规模储能问题的重要途径。

压缩空气储能系统作为大规模电力储能技术研发的热点，储气装置是其重要部件之一。地下储气装置是应用较早并且广泛的储气装置，通常选择地下的天然洞穴或者废弃的矿洞进行存储,建设成本较低而且不占空间。其中应用较多的一种地下储气方式为盐穴储气，通过向盐岩层注入淡水，将盐岩层溶解，再将盐水排出，形成溶洞进行储气。这种储气库密闭性能好，储气压力高。

由于很多地下储气系统都采用可溶性盐层储气，长期在储气工作状态的高温高压环境和排气工作状态的低温低压环境来回切换，易引起盐岩层坍塌和安全问题。在储气装置中增加水，控制和调节液体的流入和流出量使储气容器压强稳定，然而可溶性盐层壁不允许长期与水接触，因此，现有技术中的盐穴储气装置如何避免内壁与水接触成为本技术领域亟待解决的一个技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种内置蓄水容器的地下稳压储气装置及其稳压控制技术来克服现有技术中存在的上述问题。

本发明提供一种内置蓄水容器的地下稳压储气装置，通过内置蓄水容器，采用隔离装置或除水单元，防止储气容器内壁与水接触引起内壁腐蚀，采用液体驱动设备控制和调节液体的流入和流出量维持储气装置压强稳定，确保储气装置在储气和排气两种工作状态中始终在恒定压力附近工作。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下。

所述内置蓄水容器的地下稳压储气装置包括：蓄水容器A、储气容器B、液体管道C、气体管道D、液体驱动设备E；蓄水容器A通过一定支撑结构置于地下储气容器B内部，下部封闭，上部与储气容器B相通，液体管道C一端穿越储气容器B器壁，连接到蓄水容器A底部，另一端连接到液体驱动设备E一端，液体驱动设备E另一端与外部蓄水设备相连，气体管道D一端连接储气容器B，与储气容器B连接的位置可任意，另一端连接外部气动设备，外部气动设备向储气容器B内注入或导出压缩空气；通过液体驱动设备E控制和调节液体流入和流出量实现稳压控制方案。

所述稳压控制方案包括控制目标和控制措施，控制目标有以下两种：储气容器B内部气体压强，液体驱动设备E两端液体压强差；控制措施为：当控制目标的测量值低于设定值时，控制和调节液体驱动设备E增大液体流入量或减少液体流出量，当控制目标的测量值等于设定值时，控制和调节液体驱动设备E维持当前的液体流入量或流出量，当控制目标的测量值高于设定值时，控制和调节液体驱动设备E减少液体流入量或增大液体流出量。

所述蓄水容器A可为一个或多个，每个通过独立的液体管道C与液体驱动设备E相连。

所述内置蓄水容器的地下稳压储气装置，在蓄水容器A与储气容器B连通处可增加隔离装置或除水单元，避免水进入储气容器B,隔离装置或除水单元可以是硼体聚四氟乙烯ePTEE防水透气膜等。

所述液体驱动设备E可采用可逆式水轮发电机组，或者同时采用水轮发电机组和水泵，或者采用液压马达；蓄水容器A为不锈钢、混凝土、塑料等耐水材料；储气容器B为地下洞穴、或位于地面的金属耐压容器或管道；外部气动设备为空压机、膨胀机、燃气轮机及各种气体活塞设备；外部蓄水设备为低压水池或高压缓冲池等。

本发明的有益效果包括以下几个方面。

（1）所述内置蓄水容器的地下稳压储气装置将蓄水容器与储气容器分离，避免水腐蚀储气容器内壁，为可溶性盐穴储气和易被水腐蚀的金属容器储气提供了一种实现方式，充分利用自然资源，节约了建设成本。

（2）所述内置蓄水容器的地下稳压储气装置实现了气液混合存储，并控制和调节液体的流入和流出量使高压储气容器内气体压强恒定，实现了压缩空气的稳压存储，避免了储气容器内压强的反复波动，有利于盐穴储气装置安全稳定运行。

（3）所述内置蓄水容器的地下稳压储气装置的稳压控制目标为液体驱动设备两端液体压强差时，控制和调节液体的流入和流出量使设备两端液体压强差稳定，有利于液体驱动设备稳定运行。

附图说明

图1为本发明内置蓄水容器的地下稳压储气装置结构示意图。

图2为本发明内置蓄水容器的地下稳压储气装置的一种运行方案图。

图3为本发明内置蓄水容器的地下稳压储气装置的一种实施方案图。

图中标记：

蓄水容器A、储气容器B、液体管道C、气体管道D、液体驱动设备E。

具体实施方案

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图1-3，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

图1为本发明内置蓄水容器的地下稳压储气装置结构示意图。蓄水容器A通过一定支撑结构置于地下储气容器B内部，下部封闭，上部与储气容器B相通，液体管道C一端穿越储气容器B器壁，连接到蓄水容器A底部，另一端连接到液体驱动设备E一端，液体驱动设备E另一端与外部蓄水设备相连，气体管道D一端连接储气容器B，与储气容器B连接的位置可任意，另一端连接外部气动设备，外部气动设备向储气容器B内注入或导出压缩空气；在蓄水容器A与储气容器B连通处可增加隔离装置或除水单元，避免水进入储气容器B。稳压储气装置在工作过程中，水始终在蓄水容器A和液体管道C中流通，不与储气容器B内壁接触。

图2为本发明内置蓄水容器的地下稳压储气装置的一种运行方案图。气体管道D与储气容器B连接的位置可任意，图中气体管道D与储气容器B底部相连。实现稳压控制可以通过液体驱动设备E控制和调节液体流入和流出量，也可通过外部气动设备控制和调节气体流入和流出量实现稳压控制，这里流入和流出量指液体或气体的流入和流出速度。稳压控制方案的控制目标有两种，以储气容器B内部气体压强为目标时，有利于外部气动设备稳定运行；以液体驱动设备E两端液体压强差为目标时，有利于液体驱动设备E稳定运行。

以储气容器B内部气体压强为控制目标：储气时，液体驱动设备E或外部气动设备控制单位时间内流出的液体量与流入的高压气体量相等以保持稳压储气装置内压强稳定，当储气容器B内部气体压强的测量值低于设定值时，减少液体的流出量或增大气体的流入量，当储气容器B内部气体压强的测量值高于设定值时，增大液体流出量或减少气体流入量；排气时，液体驱动设备E或外部气动设备控制单位时间内流入的液体量与流出的高压气体量相等以保持稳压储气装置内压强稳定，当储气容器B内部气体压强的测量值低于设定值时，增大液体流入量或减少气体流出量，当储气容器B内部气体压强的测量值高于设定值时，减少液体流入量或增大气体流出量。

以液体驱动设备E两端液体压强差控制为目标：液体驱动设备E两端液体压强差由储气装置内气体的压强和液体高度差产生的压强共同决定。稳压储气方案在储气和排气的过程中，液体驱动设备E高压端液体压强为，其中为储气装置中高压气体压强，为水的密度，为重力加速度，为储气装置内液体液面与液体驱动设备E高压端的高度差。以储气容器B内部气体压强为目标时，保持储气容器B内部压强稳定，即不变，由于在储气和排气的过程中一直变化，所以液体驱动设备E两端液体压强差不断变化，不利于液体驱动设备E稳定运行。以液体驱动设备E两端液体压强差为目标，储气时，逐渐增加，液体驱动设备E或外部气动设备控制单位时间流出的液体量小于流入的高压气体量，使液体驱动设备E两端液体压强差稳定，当液体驱动设备E两端液体压强差的测量值低于设定值时，减少液体的流出量或增大气体的流入量，当液体驱动设备E两端液体压强差的测量值高于设定值时，增大液体流出量或减少气体流入量；排气时，逐渐减小，液体驱动设备E或外部气动设备控制单位时间流入的液体量小于流出的高压气体量，使液体驱动设备E两端液体压强差稳定，当液体驱动设备E两端液体压强差的测量值低于设定值时，增大液体流入量或减少气体流出量，当液体驱动设备E两端液体压强差的测量值高于设定值时，减少液体流入量或增大气体流出量。

图3为本发明内置蓄水容器的地下稳压储气装置的一种实施方案图。图中蓄水容器A有多个，每个通过独立的液体管道C与液体驱动设备E相连。在储气和排气的过程中，通过阀门切换，一个蓄水容器A及其液体管道C和液体驱动设备E单独作用，作用完毕后再切换下一个。蓄水容器A也可相互连通，形成一个大型蓄水容器，通过一个液体管道C与液体驱动设备E相连。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，仅为本发明较佳的具体实施方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。