[发明专利]一种气囊式硬岩地层压气蓄能硐室结构

说明书

本发明公开了一种气囊式硬岩地层压气蓄能硐室结构。本发明将气囊设置在硐室中，注气管道的注气端通入气囊；采气管道的采气端通入气囊；进液管道的进液端通入硐室；排液管道的排液端通入硐室；在气囊与硐室之间填充缓冲液。缓冲液可以提供足够强的液压，以确保气囊本身不受力或受力小于极限值。若出现气体泄漏也能及时察觉并可以进行补救，不会严重影响电站的正常运行，能够在充分利用地下硐室高地应力特性的情况下，一定程度上提高硬岩地层压气蓄能地下硐室的气密性，同时改善压气蓄能循环荷载作用下硬岩硐室易出现张拉型裂缝、易发生脆性破坏的现象。

技术领域

本发明涉及压缩空气储能技术领域，尤其涉及一种气囊式硬岩地层压气蓄能硐室结构。

背景技术

压气蓄能作为一种大规模储能技术，是高效利用可再生清洁能源的重要途径。相比于盐穴型压气蓄能硐室，硬岩地层硐室所具有的优势十分明显：(1)工程选址的制约条件较少，相对更为宽松。工程的建设可以更综合考虑经济效益、城市发展规划等因素；(2)浅埋；采用人工开挖，硐室形状、工程进展等更易控制。

硬岩地层硐室气密性是影响压气蓄能电站工作效率的一个关键因素，也是制约硬岩硐室压气蓄能电站发展的难题。目前常采用的方式是利用致密混凝土衬砌及焊接钢板以提高硐室的气密性。但是这种操作不仅要求非常高的钢板焊接工艺，而且还会造成非常高的成本。且据研究表明，硐室内部的钢板极易发生屈服破坏与剪切破坏，会出现钢板受内部气压向外围混凝土裂缝挤压的情况。作为地下储备首选介质的盐岩的气体渗透率一般小于10^-18m²，而常见的硬岩岩石以及混凝土等硐室衬砌材料的气体渗透率为10^-16～10^-13m²，高压气体长时间储备易发生气体泄漏而影响工程安全和压气蓄能电站的工作效率。

与此同时，花岗岩、大理岩等硬岩岩石的刚度大、抗压能力强，相应的抗拉强度远远小于其抗压强度，岩石破坏类型以脆性破坏为主。在压气蓄能电站压缩空气高频率加卸载的工作模式下，硬岩地层硐室围岩往往会发生拉伸破坏。特别是在浅埋条件下，岩石疲劳而产生的局部拉应力塑性区、拉伸裂缝，甚至引起拉应力破坏，不仅影响硐室的稳定性，而且还会在很大程度上影响硐室的气密性。

能否在一定程度上提高硬岩地层压气蓄能地下硐室的气密性，改善硬岩硐室易出现张拉型裂缝、易发生脆性破坏是急需解决的问题。

发明内容

本发明通过提供一种气囊式硬岩地层压气蓄能硐室结构，能够在一定程度上提高硬岩地层压气蓄能地下硐室的气密性，改善硬岩硐室易出现张拉型裂缝、易发生脆性破坏的情况发生。

本发明提供了一种气囊式硬岩地层压气蓄能硐室结构，包括：气囊、注气管道、采气管道、进液管道、排液管道及缓冲液；所述气囊设置在硐室中；所述注气管道的注气端通入所述气囊；所述采气管道的采气端通入所述气囊；所述进液管道的进液端通入所述硐室；所述排液管道的排液端通入所述硐室；所述缓冲液填充在所述气囊的外壁与所述硐室的内壁之间。

具体来说，在所述气囊的外部包裹有采用环形阵列布置的加强筋构成所述气囊的外部骨架结构；在所述注气管道的注气端和所述采气管道的采气端均安装有固定铰链；所述注气管道的注气端和所述采气管道的采气端分别通过各自的固定铰链与所述加强筋连接。

具体来说，还包括：标示性气体；所述气囊包括：第一层气囊和第二层气囊；所述第二层气囊在所述第一层气囊的外部；所述标示性气体在所述第一层气囊和所述第二层气囊之间；在所述第一层气囊和所述第二层气囊之间有气压监测部件；在所述第一层气囊中也有气压监测部件；所述注气管道的注气端通入所述第一层气囊；所述采气管道的采气端通入所述第一层气囊。

具体来说，在所述气囊的外壁有阻气涂层和抗老化涂层。

具体来说，所述阻气涂层为丁基或聚硅酮；所述抗老化涂层为聚氟乙烯。