[发明专利]利用废弃井工煤矿地热进行高效压气储能的方法及装置

说明书

本发明公开了一种利用废弃井工煤矿地热进行高效压气储能的方法及装置，利用导热储气袋存储压缩气体，该储气袋具有较好的导热性能，低温气体可以高效吸收地热。每个导热储气袋装配有水压传感器和温度传感器，用于测试储气袋周围的水压力和储气袋内气体温度。利用控制器监测和控制系统的充放气及存储过程，包括充气稳压控制和储气泄压控制，充气时实时读取每个导热储气袋所处的水压，伺服阀动态调节输气管的输出气压，使该气压略高于待充气储气袋处的水压；并通过温度传感器实时读取储气袋内气温，通过流量传感器监测输入气体体积，通过泄压阀开闭，控制是否排出气袋中的气体，保证储气袋内受热膨胀的气体体积恒小于气袋体积限值。

技术领域

本发明涉及储能发电技术领域，尤其涉及回收压缩热并利用地热的恒压压缩空气储能装置、伺服稳压和泄压技术。

背景技术

电力行业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，关系国计民生，是国家经济发展中优先发展的重点。随着中国经济高速发展，电力需求愈来愈大，对电力行业的要求也由过去的简单产、输、变、配电，向资源的优化配置过渡。因此，建设一个绿色环保、安全高效、配置丰富、灵活多变的智能电网尤为重要。电力行业借助发电设施将煤炭、石油、天然气、核燃料、水能、海洋能、风能、太阳能、生物质能等一次能源转换为电能，但是，风力、太阳能、海洋能、生物能等新能源本身具有随机性、波动性和时限性，以及现有电网调节能力差的原因，致使很大部分电能无法并入电网，“弃风、弃光、弃水”等问题日益突出。并且，我国电力负荷很不均衡，季节和昼夜变化差异巨大，而电厂工作昼夜不停，导致电力供需极不平衡，常常带来用电高峰电力资源匮乏，电价骤升或大面积停止供电，用电低谷许多电力闲置、无处存储的问题。综上，建立一个安全可靠、投资低、系统效率高及系统响应快的电力储存系统，削峰填谷、吸纳不稳定的新能源电力是非常有必要的。

当前，大规模电力储能技术只有抽水储能和压缩空气储能两种。抽水储能技术比较成熟，效率相对较高，由于需要高差建立上下水库，对地理条件要求极高，建造周期长达数十年，投资巨大。压缩空气储能的储能介质充足，投资相对小，不受地理因素限制，但是效率方面相对抽水储能有待提高。目前我国抽水储能已经发展的比较完善，压缩空气储能因起步较晚处于快速发展阶段。

我国存在大量的关闭煤矿，而这些煤矿地下存在大量的稳定巷道空间，如果能利用该空间进行压缩空气储能将产生很大的经济效益。煤矿关闭后，排水系统和散热系统会停止工作，煤矿的地下水位会逐渐恢复，水位恒定后，地下巷道空间中将充满地下水，在地热的作用下，巷道中的水温逐渐升高，有的深井温度可达60℃以上。因而，可考虑将一储气胶囊事先放置在巷道中，利用静水压力的作用保持存储的空气压力恒定，中国发明专利200810033801.2，一种利用矿井产生的水压力进行压缩空气蓄能的方法采用了该思路，如果采用导热性能佳的储能装置还能有效利用地热加温储存的气体，提高存储气体的内能，实现地热资源的开采，从而提高整个系统的效率。然而鉴于煤矿井下巷道空间分布的特征，实现上述压气储能方法面临以下困难：①煤矿井下巷道深度不同，水压也不同，如何确保不同储气袋的压力与周围水压相适应；②存储于气袋中的气体受地热作用膨胀，如何确保膨胀后的气体体积不超过储气袋的体积限值。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种利用废弃井工煤矿地热进行高效压气储能的方法及装置，动态调控充气压力和实时泄压保障储气袋安全。

技术方案：一种利用废弃井工煤矿地热进行压气储能的方法，将导热储气袋固定于不同深度的巷道内，各导热储气袋通过输气管连接充气压缩系统以及排气发电系统，所述输气管上设有流量传感器、用于充气稳压控制的伺服阀以及用于导热储气袋储气泄压控制的泄压阀；在导热储气袋内设置温度传感器，在导热储气袋外设置水压传感器，所述流量传感器、温度传感器以及水压传感器检测信号输入控制器；