[发明专利]一种压缩空气储能地下硐库储气容积计算方法

说明书

本发明涉及一种压缩空气储能地下硐库储气容积计算方法，获取压缩机排气温度、压力、流量以及每个工况持续时间；设定储气硐库各个工况的初始空气温度、压力、初始岩体温度等参数；计算储气硐库初始储气容积；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，判断待储工况结束时储气硐库空气温度和压力是否和充气工况开始时储气硐库空气温度和压力误差；计算最终储气硐库储气容积。利用储气硐库空气和岩体热力学原理，快速计算得到合理的硐库容积，可以得到相对准确的储气硐库容积，计算过程根据储气硐库容积更新空气温度变化曲线和空气压力变化曲线，准确的反应储气硐库温度变化和压力变化情况，使得计算结果更准确。

技术领域

本发明涉及一种压缩空气储能地下硐库储气容积计算方法，属于储能技术领域。

背景技术

公知的，储能技术是缓解可再生能源对电网冲击的一种手段，并且能够调频调峰，是近年来研究的热点。压缩空气储能作为储能方式的一种，具有清洁、高效、规模化等特点，是最具前景的储能技术之一。压缩空气系统的热力系统包含有压缩机系统、换热系统、储热系统、透平系统以及储气腔室等系统部件。储气腔室的容量对压缩空气储能系统的设计及运行有着密切的联系。压缩机和透平机一直运行在变工况状态下，合理的储气容积对压缩机和透平机的运行工况起到关键作用。

根据初步估算，对于人工硐库作为储气腔室，当储气空间在25万m³时大罐式单位造价约1200元/m³，隧道式单位造价约2400元/m³；当储气空间在35万m³时大罐式单位造价约1000元/m³，隧道式单位造价约2000元/m³。储气空间的偏差必定导致投资的偏差。

比如授权公告号“CN109543214B压缩空气储能系统的储气室容量估算方法及装置”，文件中流程S1步骤获得储气室的空气温度变化曲线和空气压力变化曲线过程中已用到储气室容量，S2、S3步骤才根据存储量来计算储气室容量，S1步骤中储气室容量还是未知数，只能通过估算获得，因此获得的空气温度变化曲线和空气压力变化曲线也只是估算曲线，不能准确的反应储气室温度变化和压力变化情况。计算过程无反馈机制，根据储气室容量更新空气温度变化曲线和空气压力变化曲线。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压缩空气储能地下硐库储气容积计算方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案如下：

一种压缩空气储能地下硐库储气容积计算方法，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。

优选的，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。