[实用新型]具有双储液腔结构的地下储能系统

说明书

本实用新型涉及地下储能技术领域，更具体的说，是涉及一种具有双储液腔结构的地下储能系统，包括蓄能体、地埋储能腔、保温层和换热器；地埋储能腔安装在蓄能体的内部，地埋储能腔的第二腔体内安装有真空泵，真空泵通过第一气体管与伸缩气腔连通，第一气体管连接有第二气体管；第一腔体与第三腔体之间通过第三流体管连通，第一腔体的上部与第一流体管的下端连通，第一流体管的上端与换热器连接，换热器与第二流体管的一端连接，第二流体管的另一端进入第一腔体内部，第二流体管上设有第三电磁阀，旁路上设有变频工质泵。本实用新型第一腔体具有极高的体积换热系数，可实现高效换热和储能，而第三腔体可用于工质的储存以及储能过程中外层储液腔液量的调控。

技术领域

本实用新型涉及地下储能技术领域，更具体的说，是涉及一种具有双储液腔结构的地下储能系统。

背景技术

近年来，地下储能系统因具有良好的储能技术经济效果和广泛应用前景而不断受到国内外的广泛关注。按照系统驱动方式(相变和水泵)和循环的换热介质(相变和非相变)不同，地下储能系统可划分为主动式和被动式两种。其中，主动式地下储能系统得到了广泛应用，包括：地下含水层储能(ATES)、埋管储能(BTES)、水箱储能(WTES)和砾石-水储能(GWES)等不同形式。尽管如此，主动式地下储能在实践过程中也暴露出诸多问题，例如：该系统全部依靠水泵驱动循环工质流经地下空间进行换热储能，因此驱动功耗较高、储能能效比(储能量与储能功耗之比)较低；同时，该系统中循环工质为非相变工质，地下换热储能过程以显热热交换方式完成，因此换热储能效率也较低、供给侧冷热源有效利用率低，并进一步增加了系统能耗，并造成储能能效比进一步下降。在此背景下，被动式地下储能系统概念逐渐出现。

被动式地下储能系统主要是利用相变工质的相变驱动完成储能过程，无需水泵驱动即可完成地下换热储能过程，因此系统的驱动功耗大幅降低、储能能效比大幅提升；同时由于采用潜热热交换方式完成地下储能换热过程，因此储能换热效率相比主动式系统也得到大幅提升。然而，当前被动式地下储能系统由于自身结构的限制和理论指导的缺乏，仍然存在诸多技术问题需要解决。

首先，由于自身结构的限制，被动式地下储能系统的“体积换热系数”(定义为相变工质体积与其对应的有效换热面积之比)极低，导致地下储能系统的换热储能效率和储能能效比也无法得到应有体现，削弱了被动式地下储能系统的技术优势。实际上，不论是在储冷还是储热过程中，被动式地下储能系统地下储能换热腔中的潜热热交换基本集中发生在腔体内壁面传热边界层及其毗邻区域，而腔体内部绝大部分空间由于不直接接触被加热或被冷却壁面且仅依靠通过导热和对流传递至此的热量进行换热，因此地下储能换热腔腔体内“无效”换热工质占比极高，整个系统的换热效率尤其是腔体内部换热效率极低。因此，地下储能换热腔结构设计和系统设计对于被动式地下储能系统的换热效率尤为关键，而被动式地下储能系统的高效换热储能也与供给侧冷热源的有效利用率、自身的储能效率以及储能能效比密不可分，较低的换热效率将大幅削减被动式地下储能系统的技术效果和优势。

另外，当前被动式地下储能系统无法进行储能“量”(即储能容量，主要指系统储存的能量大小)和“质”(即储能品质，主要是指系统储存能量的品位高低)等不同需求的调控。实际工程应用中，储能系统时常需要根据用户侧不同需求来调整储能系统的储能目标。然而，无论是主动式还是被动式地下储能系统，现有技术主要是通过增大供给侧的冷热源流量或者冷热源的品质来满足用户侧关于不同储能“量”和“质”的需求，导致所需储能目标下供给侧的花费和代价大幅上升，同时也进一步造成储能系统储能损失的增大。因此，目前主被动式地下储能系统(尤其是被动式地下储能系统)尚缺少在不改变供给侧给定条件下仅通过地下储能系统自身调控实现储能“量”和“质”等不同储能目标的技术手段。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种具有双储液腔结构的地下储能系统，大幅提升系统的“体积换热系数”，同时实现不同储能模式下对系统液量的动态调控，有效提升被动式地下储能系统的传热和储能效率以及应用推广价值。