[发明专利]一种基于感应加热技术的地下含水层储能系统

说明书

本发明公开了一种基于感应加热技术的地下含水层储能系统，包括地下含水层、上覆地层、地面供水装置、水泵、地面注水管道、控制装置、逆变器、滤波器、地面缆线、光伏发电装置、整流器、风力发电装置、井下注水管道和井筒。该地下含水层储能系统能够与其他可再生能源系统耦合，将地面过剩能量在短时间内转换成热能储存在地下含水层中；采用光纤监测技术对井筒内部温度可进行实时监测，地面控制装置可根据井筒内部温度分布情况实时调控地面供水装置与地面可再生能源供电系统的运行状态，确保整个系统安全运行。

技术领域

本发明属于含水层储能技术领域，具体涉及一种基于感应加热技术的地下含水层储能系统。

背景技术

2021年，我国可再生能源装机容量占全国发电装机总量44.8％，但由于风能和太阳能等可再生能源具有不稳定性，为了避免能源浪费，需要将风和光等不稳定可再生能源转化成一种稳定的且可大量储存的能源。

地热能是一种“零碳”的可再生能源，其稳定性要强于其他可再生能源。在地下储能系统模式中，将地球看做一个巨型“电池”，将地面剩余能量转化为稳定的热能从储存在“电池”中，实现以地球为载体的多能互补储能/供能的目的。

含水层储能系统是地下储能模式中应用最广泛的一种，可以解决能源供需在时间/空间分布的不平衡问题。补充含水层水、热资源，可以实现地热资源的灵活及可持续利用。与其他储能技术相比，含水层储能系统每年可节省40％至70％的能源，并可减少排放多达数千万吨的二氧化碳。

目前，市面上的补充含水层水、热资源主要依靠将地面余热注入地下含水层中储存备用；或者利用井下电阻加热方法提升储层温度。前者受时限性约束较为明显，且无法显著提升含水层品位；后者耗能过大，能量转换效率不高，无法达成节约能源的目的。还没有一种受限少并且可短时间内实现能量转换的地下含水层储能系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决能源浪费问题以及现有地下含水层储能系统的不足，提出了一种基于感应加热技术的地下含水层储能系统。

本发明的技术方案是：一种基于感应加热技术的地下含水层储能系统包括地下含水层、上覆地层、地面供水装置、水泵、地面注水管道、控制装置、逆变器、滤波器、地面缆线、光伏发电装置、整流器、风力发电装置、井下注水管道和井筒；

上覆地层设置在地下含水层上；地面供水装置设置在上覆地层上；地面注水管道的一端和地面供水装置连接，其另一端和井下注水管道连接；水泵设置在地面注水管道上；井筒设置于上覆地层内；井下注水管道设置于井筒内；风力发电装置、整流器和滤波器依次连接；滤波器还通过地面缆线与光伏发电装置连接；滤波器、逆变器和控制装置依次连接；控制装置和水泵通信连接。

进一步地，地面供水装置用于提供常温水；

水泵用于控制常温水的注入流量；

地面注水管道用于向井下注水管道注入常温水；

控制装置用于监测地下含水层储能系统的运行状态；

光伏发电装置和风力发电装置用于提供电能；

地面线缆用于将光伏发电装置提供的电能传输至滤波器；

整流器用于将风力发电装置提供的交流电转换为直流电；

滤波器用于消除光伏发电装置输出的直流电以及整流器输出的直流电中的脉动成分；

逆变器用于将滤波器输出的直流电转换为不同频率的交流电；

井下注水管道用于将加热后的热水向地下含水层注入。

进一步地，井下注水管道的外壁上设置有若干匝电磁感应线圈；

电磁感应线圈用于将井下注水管道的常温水加热。