[发明专利]一种压缩空气储能地下硐库储气容积计算方法

权利要求书

1.一种压缩空气储能地下硐库储气容积计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、基于压缩空气储能系统运行状态获取压缩机排气温度、压力、流量以及每个工况持续时间；

步骤二、设定储气硐库充气工况前、充气工况后、储气工况后、放气工况后和待储工况后的初始空气温度、压力、初始岩体温度参数；

步骤三、计算储气硐库初始储气容积；

步骤四、根据储气硐库空气原理、岩体热力学原理依次计算得到各个工况下储气硐库空气温度、压力和岩体温度随时间的变化曲线；

压缩空气储能系统循环一次后，判断待储工况结束时储气硐库空气温度和压力和充气工况开始时储气硐库空气温度和压力是否在误差范围之内；在误差范围内，进入步骤五；超出误差范围，返回步骤二，并将本次计算得出的待储工况结束时的参数赋值给充气工况前的参数作为步骤二计算的初始值；

步骤五、计算最终储气硐库储气容积，判断最终储气硐库储气容积和储气硐库初始储气容积是否在误差范围内；超出误差范围，返回步骤三并将此次计算的最终储气硐库储气容积赋值给储气硐库初始储气容积。

2.如权利要求1所述的一种压缩空气储能地下硐库储气容积计算方法，其特征在于：

步骤四中根据初始储气容积依次计算充气工况、储气工况、放气工况和待储工况的控制方程，以求解得到的上一个工况结束时储气硐库空气温度、压力、岩体温度参数作为下一个工况开始时的初始条件。

3.如权利要求2所述的一种压缩空气储能地下硐库储气容积计算方法，其特征在于：步骤三根据以下公式计算储气硐库初始储气容积：

其中，V表示储气硐库初始储气容积，m(t)表示充气过程中压缩机排气流量，t₀表示充气工况开始时间，t₁表示充气工况结束时间，P₀表示充气工况开始时储气硐库空气压力，P₁表示充气工况结束时储气硐库空气压力，T₀表示充气工况开始时储气硐库空气温度，T₁表示充气工况结束时储气硐库空气温度，R表示气体常数；

初始储气硐库内径和初始储气硐库换热面积可以根据下式计算：

A＝4πr_in²

其中，r_in表示储气硐库内径，A表示储气硐库换热面积。

4.如权利要求3所述的一种压缩空气储能地下硐库储气容积计算方法，其特征在于：所述控制方程包括储气硐库空气微分方程、储气硐库空气状态方程、岩体导热微分方程。

5.如权利要求4所述的一种压缩空气储能地下硐库储气容积计算方法，其特征在于：

储气硐库空气微分方程：

Vd(ρc_pT)+Ah(T-T_w)dt＝amc_pT_indt

其中，V表示根据步骤二计算得出的储气硐库容积，ρ表示储气硐库空气密度，c_p表示储气硐库空气定压比热容，T表示储气硐库空气温度，T_in表示进入硐库的空气温度，A表示储气硐库换热面积，h表示空气与储气硐库表面换热系数，T_w表示储气硐库壁面温度，m表示进入储气硐库的空气流量，a表示压缩空气储能系统运行状态；充气工况下a＝1，放气工况下a＝-1，储气工况及待储工况下a＝0；

储气硐库空气状态方程：

P＝ρRT

其中，P表示储气硐库空气压力，ρ表示储气硐库空气密度，R表示气体常数，T表示储气硐库空气温度；

岩体导热微分方程：

其中，T_R表示储气硐库岩体温度，λ_R表示储气硐库岩体导热系数，ρ_R表示储气硐库岩体密度，c_R表示储气硐库岩体比热容，r表示储气硐库岩体半径。

6.如权利要求5所述的一种压缩空气储能地下硐库储气容积计算方法，其特征在于：包括：

边界条件：

其中，T_R表示储气硐库岩体温度，T表示储气硐库空气温度，T_out表示储气硐库岩体外表面温度，h表示空气与储气硐库表面换热系数，T_w表示储气硐库壁面温度，λ_R表示储气硐库岩体导热系数，r_out表示储气硐库岩体外径，r_in表示储气硐库岩体内径；

初始条件：

T(0)＝T₀

T_R(0)＝T_R0

T(0)表示储气硐库空气温度初始条件，T_R(0)表示储气硐库岩体温度初始条件，T₀表示充气工况前储气硐库空气温度，T_R0表示充气工况前储气硐库岩体温度。