本申請(qǐng)涉及儲(chǔ)能，特別涉及一種基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能系統(tǒng)、儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在雙碳目標(biāo)的引領(lǐng)下，以煤炭和石油為代表的傳統(tǒng)化石能源，正逐步被以風(fēng)、光等代表綠色、低碳的可再生清潔能源所替代，風(fēng)、光等可再生清潔能源正迎來(lái)高速發(fā)展期。然而，由于風(fēng)、光等可再生清潔能源的波動(dòng)性、隨機(jī)性和間歇性，容易導(dǎo)致電量供應(yīng)的不平衡，進(jìn)而使得電力系統(tǒng)不穩(wěn)定。為解決上述以可再生清潔能源為主體的電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定問(wèn)題，大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為重要。

2、在相關(guān)技術(shù)中，通常采用壓縮空氣儲(chǔ)能或者抽水儲(chǔ)能的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)。然而，在相關(guān)技術(shù)中，由于傳統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能通常利用位于地面的儲(chǔ)能罐進(jìn)行儲(chǔ)能，從而導(dǎo)致存儲(chǔ)能量較少，能量密度較低，發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換效率較低；由于抽水儲(chǔ)能的站址選擇對(duì)地形有高差要求，對(duì)地質(zhì)條件與水源條件有較高的要求，從而提高了抽水儲(chǔ)能站址選擇的要求，提高了經(jīng)濟(jì)指標(biāo)性，降低了可再生清潔能源的利用率，增加了人工成本，降低了用戶的使用體驗(yàn)等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能系統(tǒng)、儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)及方法，以解決相關(guān)技術(shù)中存在可再生清潔能源的利用率較差、提高了經(jīng)濟(jì)指標(biāo)性、增加了人工成本及降低了能量轉(zhuǎn)換效率等問(wèn)題。

2、本申請(qǐng)第一方面實(shí)施例提供一種基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能系統(tǒng)，廢棄地下礦洞地面上包括上水庫(kù)，廢棄地下礦洞地面下包括地下儲(chǔ)氣洞和下水庫(kù)儲(chǔ)水洞，其中，儲(chǔ)能系統(tǒng)包括：廢棄地下礦洞地面上配置的地面廠房，用于實(shí)現(xiàn)壓氣儲(chǔ)能，其中，地面廠房包括空壓機(jī)與汽輪機(jī)，空壓機(jī)與汽輪機(jī)通過(guò)聯(lián)通豎井中的第一輸氣管道與地下儲(chǔ)氣洞相連接，地下儲(chǔ)氣洞通過(guò)第二輸氣管道與下水庫(kù)儲(chǔ)水洞相連；廢棄地下礦洞地面下配置的地下廠房，用于實(shí)現(xiàn)抽水蓄能，其中，地下廠房包括水泵水輪機(jī)，水泵水輪機(jī)通過(guò)第一輸水管道與下水庫(kù)儲(chǔ)水洞相連，水泵水輪機(jī)通過(guò)第二輸水管道與上水庫(kù)相連。

3、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，還包括：進(jìn)口控制閥與出口控制閥，其中，進(jìn)口控制閥設(shè)置于第二輸氣管道上靠近地下儲(chǔ)氣洞一側(cè)，出口控制閥設(shè)置于第二輸氣管道上靠近下水庫(kù)儲(chǔ)水洞一側(cè)。

4、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，還包括：液位探測(cè)器，液位探測(cè)器設(shè)置于下水庫(kù)儲(chǔ)水洞內(nèi)，用于檢測(cè)下水庫(kù)儲(chǔ)水洞的水位高程。

5、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，還包括：下水庫(kù)控制閘門(mén)和上水庫(kù)控制閘門(mén)，其中，下水庫(kù)控制閘門(mén)設(shè)置于第一輸水管道上靠近下水庫(kù)儲(chǔ)水洞一側(cè)，上水庫(kù)控制閘門(mén)設(shè)置于第二輸水管道上靠近上水庫(kù)一側(cè)。

6、本申請(qǐng)第二方面實(shí)施例提供一種基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，包括：如上述實(shí)施例的基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能系統(tǒng)；控制系統(tǒng)，用于根據(jù)儲(chǔ)能需求控制地面廠房和地下廠房的至少一個(gè)進(jìn)行儲(chǔ)能，根據(jù)發(fā)電需求控制地面廠房和地下廠房的至少一個(gè)進(jìn)行發(fā)電。

7、本申請(qǐng)第三方面實(shí)施例提供一種基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能發(fā)電方法，方法應(yīng)用于基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，其中，方法包括以下步驟：獲取儲(chǔ)能需求和發(fā)電需求；根據(jù)儲(chǔ)能需求控制地面廠房和地下廠房的至少一個(gè)進(jìn)行儲(chǔ)能；根據(jù)發(fā)電需求控制地面廠房和地下廠房的至少一個(gè)進(jìn)行發(fā)電。

8、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)儲(chǔ)能需求控制地面廠房和地下廠房的至少一個(gè)進(jìn)行儲(chǔ)能，包括：控制進(jìn)口控制閥、出口控制閥、上水庫(kù)控制閘門(mén)和下水庫(kù)控制閘門(mén)打開(kāi)；控制地面廠房的空壓機(jī)將空氣壓縮后，通過(guò)第一輸氣管道、地下儲(chǔ)氣洞和第二輸氣管道將壓縮空氣輸送至下水庫(kù)儲(chǔ)水洞，若下水庫(kù)儲(chǔ)水洞的壓力達(dá)到下水庫(kù)控制閘門(mén)可承受的第一預(yù)設(shè)壓力，則基于第一預(yù)設(shè)壓力控制空壓機(jī)維持下水庫(kù)儲(chǔ)水洞的壓力；和/或，啟動(dòng)地下廠房的水泵水輪機(jī)抽水，通過(guò)水泵水輪機(jī)將下水庫(kù)儲(chǔ)水洞的水輸送到上水庫(kù)，若下水庫(kù)儲(chǔ)水洞的水位高程小于或等于第一預(yù)設(shè)高程，則控制進(jìn)口控制閥、出口控制閥、上水庫(kù)控制閘門(mén)、下水庫(kù)控制閘門(mén)以及水泵水輪機(jī)關(guān)閉。

9、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，在控制進(jìn)口控制閥、出口控制閥與上水庫(kù)控制閘門(mén)、下水庫(kù)控制閘門(mén)以及水泵水輪機(jī)關(guān)閉之后，還包括：增大空壓機(jī)的壓縮功率，直到地下儲(chǔ)氣洞的壓力達(dá)到第二預(yù)設(shè)壓力時(shí)，控制空壓機(jī)關(guān)閉。

10、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)發(fā)電需求控制地面廠房和地下廠房的至少一個(gè)進(jìn)行發(fā)電，包括：控制地面廠房的發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，將地下儲(chǔ)氣洞中的高壓空氣通過(guò)第一輸氣管道進(jìn)入發(fā)電機(jī)發(fā)電，直到地下儲(chǔ)氣洞內(nèi)的壓力小于第三預(yù)設(shè)壓力時(shí)關(guān)閉發(fā)電機(jī)；和/或，控制進(jìn)口控制閥、出口控制閥、上水庫(kù)控制閘門(mén)和下水庫(kù)控制閘門(mén)打開(kāi)，開(kāi)啟地下廠房的水泵水輪機(jī)，利用水泵水輪機(jī)發(fā)電，直到下水庫(kù)儲(chǔ)水洞的水位高程大于第二預(yù)設(shè)高程時(shí)，控制進(jìn)口控制閥、出口控制閥、上水庫(kù)控制閘門(mén)、下水庫(kù)控制閘門(mén)和水泵水輪機(jī)關(guān)閉。

11、可選地，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，在控制進(jìn)口控制閥、出口控制閥、上水庫(kù)控制閘門(mén)、下水庫(kù)控制閘門(mén)和水泵水輪機(jī)關(guān)閉之后，還包括：控制發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，利用下水庫(kù)儲(chǔ)水洞內(nèi)水位上升在地下儲(chǔ)氣洞中壓縮形成的高壓空氣發(fā)電，直到地下儲(chǔ)氣洞內(nèi)的壓力小于第三預(yù)設(shè)壓力時(shí)關(guān)閉發(fā)電機(jī)。

12、由此，本申請(qǐng)至少具有如下有益效果：

13、本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)地面廠房控制的壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電與地下廠房控制的抽水儲(chǔ)能發(fā)電，利用地下儲(chǔ)氣洞和下水庫(kù)儲(chǔ)水洞，實(shí)現(xiàn)了壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電和抽水儲(chǔ)能發(fā)電之間，既可以聯(lián)合工作，提高儲(chǔ)能發(fā)電效率；又可以獨(dú)立工作，保證電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定，具有較高的靈活性，從而減少棄風(fēng)棄光，提高對(duì)可再生清潔能源的利用效率，解決能源浪費(fèi)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢棄資源的再利用，降低人工成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。由此，解決了相關(guān)技術(shù)中通常存在可再生清潔能源的利用率較差、提高了經(jīng)濟(jì)指標(biāo)性、增加了人工成本及降低了能量轉(zhuǎn)換效率。

14、本申請(qǐng)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本申請(qǐng)的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能系統(tǒng)(10)，其特征在于，廢棄地下礦洞地面上包括上水庫(kù)(22)，所述廢棄地下礦洞地面下包括地下儲(chǔ)氣洞(14)和下水庫(kù)儲(chǔ)水洞(17)，其中，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)(10)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能系統(tǒng)(10)，其特征在于，還包括：進(jìn)口控制閥(15)與出口控制閥(16)，其中，所述進(jìn)口控制閥(15)設(shè)置于所述第二輸氣管道(132)上靠近所述地下儲(chǔ)氣洞(14)一側(cè)，所述出口控制閥(16)設(shè)置于所述第二輸氣管道(132)上靠近所述下水庫(kù)儲(chǔ)水洞(17)一側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能系統(tǒng)(10)，其特征在于，還包括：液位探測(cè)器(171)，所述液位探測(cè)器(171)設(shè)置于所述下水庫(kù)儲(chǔ)水洞(17)內(nèi)，用于檢測(cè)所述下水庫(kù)儲(chǔ)水洞(17)的水位高程。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能系統(tǒng)(10)，其特征在于，還包括：下水庫(kù)控制閘門(mén)(18)和上水庫(kù)控制閘門(mén)(21)，其中，所述下水庫(kù)控制閘門(mén)(18)設(shè)置于所述第一輸水管道(191)上靠近所述下水庫(kù)儲(chǔ)水洞(17)一側(cè)，所述上水庫(kù)控制閘門(mén)(21)設(shè)置于所述第二輸水管道(192)上靠近所述上水庫(kù)(22)一側(cè)。

5.一種基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)(40)，其特征在于，包括：

6.一種基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能發(fā)電方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于所述基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述方法包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能發(fā)電方法，其特征在于，所述根據(jù)所述儲(chǔ)能需求控制地面廠房和地下廠房的至少一個(gè)進(jìn)行儲(chǔ)能，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能發(fā)電方法，其特征在于，在控制所述進(jìn)口控制閥、所述出口控制閥與所述上水庫(kù)控制閘門(mén)、所述下水庫(kù)控制閘門(mén)以及所述水泵水輪機(jī)關(guān)閉之后，還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能發(fā)電方法，其特征在于，所述根據(jù)所述發(fā)電需求控制地面廠房和地下廠房的至少一個(gè)進(jìn)行發(fā)電，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能發(fā)電方法，其特征在于，在控制所述進(jìn)口控制閥、所述出口控制閥、所述上水庫(kù)控制閘門(mén)、所述下水庫(kù)控制閘門(mén)和所述水泵水輪機(jī)關(guān)閉之后，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于廢棄地下礦洞的儲(chǔ)能系統(tǒng)、儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)及方法，其中，廢棄地下礦洞地面上包括上水庫(kù)，地面下包括地下儲(chǔ)氣洞和下水庫(kù)儲(chǔ)水洞，儲(chǔ)能系統(tǒng)包括：廢棄地下礦洞地面上配置的地面廠房，用于實(shí)現(xiàn)壓氣儲(chǔ)能，地面廠房包括空壓機(jī)與汽輪機(jī)，通過(guò)聯(lián)通豎井中的第一輸氣管道與地下儲(chǔ)氣洞相連接，地下儲(chǔ)氣洞通過(guò)第二輸氣管道與下水庫(kù)儲(chǔ)水洞相連；地面下配置的地下廠房，用于實(shí)現(xiàn)抽水蓄能，地下廠房包括水泵水輪機(jī)，通過(guò)第一輸水管道與下水庫(kù)儲(chǔ)水洞相連，水泵水輪機(jī)通過(guò)第二輸水管道與上水庫(kù)相連。由此，解決了相關(guān)技術(shù)中存在可再生清潔能源的利用率較差、提高了經(jīng)濟(jì)指標(biāo)性、增加了人工成本及降低了能量轉(zhuǎn)換效率等問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：周培勇,王爽,王生海,張道法,袁濤,黃智鑫,曾銳,石剛,趙琳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10