[发明专利]基于双井结构热盐井的复合式压缩空气储能系统及方法

权利要求书

1.基于双井结构热盐井的复合式压缩空气储能系统，其特征在于，包括用于连接电动机储能的复合压缩单元、用于储气的双井结构热盐井和用于连接发电机释能的膨胀单元；

所述的双井结构热盐井包括两个竖井（10）和从底部连通两个竖井（10）的水平井（11）；一个竖井（10）的顶端开口作为盐井储气入口，另一个竖井（10）的顶端开口作为盐井排气出口；

所述的复合压缩单元包括以空气为作用介质依次连接的低压压缩机（1）、低压储能储气罐（3）和高压循环压缩装置（4）；低压压缩机（1）的输入端连接电动机输出端；

所述的高压循环压缩装置（4）包括两个底部双向连通的高压储气罐，高压储气罐内盛装有水作为传递压力介质；两个高压储气罐的气流入口并联连接低压储能储气罐（3）的输出端，气流出口并联连接热盐井储气入口；

所述的膨胀单元的输入端连接盐井排气出口；

所述的竖井（10）顶部均设置井盖（13）和法兰密封（14），井壁上内嵌设置套管（15），竖井（10）靠近地表段设有绝热层（16）；

所述的两个高压储气罐的规格相同，通过两个水泵所在的两条管道双向连通；两水泵所在管道中水流方向相反，两水泵交替工作；两高压储气罐的顶部的进气和排气管道上装有阀门；

所述的复合压缩单元还包括若干蓄热器（2），所述的膨胀单元包括依次连接的高压膨胀机（5）和多级低压膨胀机（7），高压膨胀机（5）的输入端连接盐井排气口；所述的低压压缩机（1）和低压储能储气罐（3）之间，以及相邻的低压压缩机（1）之间均对应连接蓄热器（2）的热侧；高压膨胀机（5）和低压膨胀机（7）之间，以及相邻的低压膨胀机（7）之间均对应连接蓄热器（2）的冷侧；

高压膨胀机（5）和低压膨胀机（7）均分别连接发电机；或者高压膨胀机（5）和低压膨胀机（7）之间通过联轴器相连，低压膨胀机（7）与发电机相连；

高压膨胀机（5）经低压释能储气罐（6）连接蓄热器（2）的冷侧；经低压压缩机（1）流入蓄热器（2）的气流方向与经低压释能储气罐（6）流入蓄热器（2）的气流方向相反。

2.根据权利要求1所述的基于双井结构热盐井的复合式压缩空气储能系统，其特征在于，排气管道上的阀门受阀门两侧压差控制，当高压储气罐内压力大于双井结构热盐井侧的压力时自动开启，否则一直关闭。

3.基于双井结构热盐井的复合式压缩空气储能方法，其特征在于，基于权利要求1-2任意一项所述的系统，包括以下步骤：

（1）储能阶段，气体流入低压压缩机（1）被压缩，后通过低压储能储气罐（3）稳压后流入高压循环压缩装置（4）进行增压；在高压循环压缩装置（4）中，气体通过进气管路流入一个高压储气罐的同时，该高压储气罐中的水被压入到另一个高压储气罐，使得有水压入的存有的高压储气罐中的气体被加压，当被加压气体压力高于双井结构热盐井侧压力时，有水压入的罐中气体通过出气管路压入地下盐井，通过趋近等温压缩过程进行储能；然后进出气管路连通的两个高压储气罐对调，完成连续的趋近等温压缩过程储能；其中，趋近等温压缩过程的过程指数为1-1.05；

（2）储气阶段，经过高压循环压缩装置（4）进行增压的高压气体直接流入地下双井结构热盐井进行储存加热得到高温高压气体；

（3）释能阶段，高温高压气体直接进入高压膨胀机（5）一次做功；流出高压膨胀机（5）的气体通过低压释能储气罐（6）进入低压膨胀机（7）二次做功。

4.根据权利要求3所述的基于双井结构热盐井的复合式压缩空气储能方法，其特征在于，在储能阶段，气体流入低压压缩机（1）被压缩后，流入蓄热器（2）进行冷却和压缩热回收，每一级低压压缩机（1）压缩后，均通过一个蓄热器（2）进行冷却和压缩热回收；

在释能阶段，流出高压膨胀机（5）的气体通过低压释能储气罐（6）进入蓄热器（2）再热后流入低压膨胀机（7）二次做功，多级的低压膨胀机（7）中每一级低压膨胀机（7）后均通过蓄热器（2）回收的热量再热。

5.根据权利要求3所述的基于双井结构热盐井的复合式压缩空气储能方法，其特征在于，所述两个高压储气罐分别为第一高压储气罐（81）和第二高压储气罐（82）；所述两个水泵分别为第一水泵（91）和第二水泵（92）；储能阶段中，在高压循环压缩装置（4）中，通过对各管路阀门调节，实现如下过程；

关闭来流气体与第二高压储气罐（82）之间阀门，同时关闭第二水泵（92）和所在管道的两个阀门以及第一高压储气罐（81）排气阀门，气体通过管路流入第一高压储气罐（81）的同时，第一水泵（91）将第一高压储气罐（81）中水压入第二高压储气罐（82），使得第二高压储气罐（82）中存有的气体被压入地下热盐井；随后，关闭来流气体与第一高压储气罐（81）之间阀门，同时关闭第一水泵（91）和所在管道的两个阀门以及第二高压储气罐（82）排气阀门，气体通过管路流入第二高压储气罐（82）的同时，第二水泵（92）将第二高压储气罐（82）中水压入第一高压储气罐（81），使得第一高压储气罐（81）中存有的气体被压入地下热盐井，如此往复。