本發(fā)明涉及空氣儲(chǔ)能，特別是一種基于閑置水工隧洞進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、壓縮空氣儲(chǔ)能(compressed?air?energy?storage,caes)是一種將電能轉(zhuǎn)換為壓縮空氣并存儲(chǔ)起來(lái)，在需要時(shí)將其釋放出來(lái)以發(fā)電的技術(shù)，其技術(shù)的原理是利用低電價(jià)時(shí)段的電能(如夜間電力)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)將空氣壓縮并存儲(chǔ)起來(lái)；在高電價(jià)時(shí)段(如白天用電高峰)將壓縮的空氣釋放，通過膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)電力的峰谷調(diào)節(jié)和平衡。

2、在壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，安全性是一個(gè)重要的考量因素。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，為了防止體內(nèi)部的壓力值過大，因此會(huì)對(duì)其進(jìn)行釋放壓力，但是在何時(shí)釋放與在何時(shí)停止釋放，都是通過工作人員經(jīng)驗(yàn)所確定，該方式對(duì)工作人員的技術(shù)要求較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有的基于閑置水工隧洞進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能的及系統(tǒng)中存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明所要解決的問題在于：無(wú)法確定釋放壓力與停止釋放壓力的時(shí)間。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于閑置水工隧洞進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能的系統(tǒng)，其包括，

5、儲(chǔ)氣子系統(tǒng)，其包括洞體，與所述洞體通過安全閥連接的備用倉(cāng)；

6、與所述儲(chǔ)氣子系統(tǒng)連接的空氣壓縮子系統(tǒng)，包括電動(dòng)機(jī)、與所述電動(dòng)機(jī)連接的壓縮機(jī)、與所述壓縮機(jī)連接的第一換熱器，以及與所述第一換熱器輸出端連接的第一存儲(chǔ)倉(cāng)；

7、與所述儲(chǔ)氣子系統(tǒng)另一側(cè)連接的發(fā)電子系統(tǒng)，其包括第二換熱器、與所述第二換熱器輸出端連接的第二存儲(chǔ)倉(cāng)、與所述第二換熱器連接的空氣膨脹機(jī)，以及與所述空氣膨脹機(jī)連接的發(fā)電機(jī)；以及，

8、電網(wǎng)子系統(tǒng)，所述電網(wǎng)子系統(tǒng)的輸出端和空氣壓縮子系統(tǒng)連接，所述電網(wǎng)子系統(tǒng)的輸入端和發(fā)電子系統(tǒng)連接。

9、作為本發(fā)明所述基于閑置水工隧洞進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能的系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述洞體和備用倉(cāng)的內(nèi)部均設(shè)置多組傳感器，用于檢測(cè)洞體和備用倉(cāng)內(nèi)的壓力。

10、作為本發(fā)明所述基于閑置水工隧洞進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能的系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述第一存儲(chǔ)倉(cāng)和第二存儲(chǔ)倉(cāng)的內(nèi)部設(shè)置多組溫度傳感器，用于檢測(cè)第一存儲(chǔ)倉(cāng)和第二存儲(chǔ)倉(cāng)的內(nèi)部溫度。

11、作為本發(fā)明所述基于閑置水工隧洞進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能的系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述電網(wǎng)子系統(tǒng)的輸出端還與城市電路連接；

12、通過中控終端對(duì)儲(chǔ)氣子系統(tǒng)、空氣壓縮子系統(tǒng)、發(fā)電子系統(tǒng)與電網(wǎng)子系統(tǒng)進(jìn)行控制。

13、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于閑置水工隧洞進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能的方法，其包括以下步驟，

14、在谷時(shí)用電時(shí)，電網(wǎng)子系統(tǒng)多余的電量會(huì)傳輸給電動(dòng)機(jī)，通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行，完成對(duì)空氣的壓縮；

15、將壓縮的空氣傳輸?shù)蕉大w的內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)；

16、在峰時(shí)用電時(shí)，洞體將壓縮的空氣釋放；

17、釋放的空氣進(jìn)入到空氣膨脹機(jī)，通過空氣膨脹機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將產(chǎn)生的電量傳輸?shù)诫娋W(wǎng)子系統(tǒng)。

18、作為本發(fā)明所述基于閑置水工隧洞進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述洞體在存儲(chǔ)壓縮的空氣時(shí)，通過設(shè)置的傳感器對(duì)內(nèi)部壓力進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果選擇是否通過安全閥將空氣傳輸?shù)絺溆脗}(cāng)，具體包括以下步驟：

19、設(shè)置壓力閾值k，當(dāng)檢測(cè)到壓力不大于閾值k時(shí)，則安全閥處于閉合狀態(tài)；

20、當(dāng)檢測(cè)到壓力大于閾值k時(shí)，則安全閥處于開啟狀態(tài)，這時(shí)洞體內(nèi)部的空氣通過安全閥進(jìn)入到備用倉(cāng)；

21、設(shè)置防護(hù)閾值l，當(dāng)檢測(cè)到壓力小于閾值l時(shí)，則將安全閥關(guān)閉，中斷洞體向備用倉(cāng)的空氣傳輸；

22、其中，防護(hù)閾值l的設(shè)置步驟為：

23、采集在谷時(shí)用電時(shí)，空氣壓縮子系統(tǒng)向洞體輸出壓縮空氣前后的壓力差值，根據(jù)計(jì)算公式獲得防護(hù)閾值l，計(jì)算公式為，

24、l＝[α·(λ)]·φ

25、式中，l表示為防護(hù)閾值，α表示為權(quán)重值，λ表示為壓力差值，φ表示為安全值，具體為0或1。

26、作為本發(fā)明所述基于閑置水工隧洞進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：通過多組傳感器獲取洞體內(nèi)部的壓力值時(shí)，計(jì)算最大的壓力值與最小的壓力值的差值，并判斷差值是否大于預(yù)設(shè)值，當(dāng)差值不大于預(yù)設(shè)值時(shí)，則將所有壓力值標(biāo)記為合格，當(dāng)差值大于預(yù)設(shè)值時(shí)，則計(jì)算篩分值，具體計(jì)算方式為：

27、

28、式中，psmax表示為最大值篩分值，psmin表示為最小值篩分值，pmax表示為最大壓力值，pmax-n表示為第二大壓力值，pmin表示為最小壓力值，pmin-n表示為第二小壓力值；

29、判斷篩分值與平均值的相差值，計(jì)算公式為：

30、

31、式中，pn表示為第n個(gè)傳感器檢測(cè)到壓力值，n表示為傳感器個(gè)數(shù)，pavg表示為壓力平均值，pamax表示為最大值篩分值與平均值的相差值，pamin表示為最小值篩分值與平均值的相差值；

32、當(dāng)pamax＞pamin時(shí)，則刪除最大壓力值，重新獲取新的最大壓力值；

33、當(dāng)pamax＜pamin時(shí)，則刪除最小壓力值，重新獲取新的最小壓力值；

34、當(dāng)pamax＝pamin時(shí)，則刪除最大壓力值和最小壓力值，重新獲取新的最大壓力值和最小壓力值；

35、重新判斷新的最大壓力值與新的最小壓力值的差值，直到差值小于預(yù)設(shè)值。

36、作為本發(fā)明所述基于閑置水工隧洞進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述空氣壓縮子系統(tǒng)的運(yùn)行步驟包括，

37、電動(dòng)機(jī)接收到電網(wǎng)子系統(tǒng)的電力，帶動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行，空氣會(huì)進(jìn)入到壓縮機(jī)中，經(jīng)過壓縮機(jī)完成對(duì)空氣的壓縮和輸出，使空氣升溫，再經(jīng)過第一換熱器使空氣降溫，將熱量保存到第一存儲(chǔ)倉(cāng)中，之后降溫后的空氣進(jìn)入到洞體中；

38、其中，空氣進(jìn)入到壓縮機(jī)時(shí)，會(huì)經(jīng)過壓縮機(jī)入口處的過濾機(jī)構(gòu)對(duì)空氣進(jìn)行過濾，過濾機(jī)構(gòu)為孔徑是3～6mm的濾網(wǎng)。

39、作為本發(fā)明所述基于閑置水工隧洞進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述發(fā)電子系統(tǒng)的運(yùn)行步驟包括，

40、洞體釋放空氣流經(jīng)管道進(jìn)入到第二換熱器中，第二存儲(chǔ)倉(cāng)向第二換熱器注入熱量，使流經(jīng)的空氣升溫，之后進(jìn)入到空氣膨脹機(jī)中，通過空氣膨脹機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電量輸送到電網(wǎng)子系統(tǒng)；

41、在第二存儲(chǔ)倉(cāng)向第二換熱器注入熱量時(shí)，獲取第二存儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)部的溫度，并根據(jù)判斷條件，選擇第二存儲(chǔ)倉(cāng)出口閥門開合狀態(tài)：

42、判斷條件為：預(yù)設(shè)判斷溫度值q與最低限度w，對(duì)比第二存儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)部的溫度與判斷溫度值q和與最低限度w，當(dāng)?shù)诙鎯?chǔ)倉(cāng)內(nèi)部的溫度不小于判斷溫度值q時(shí)，則出口閥門開合狀態(tài)為半開狀態(tài)，當(dāng)?shù)诙鎯?chǔ)倉(cāng)內(nèi)部的溫度小于判斷溫度值q且大于最低限度w時(shí)，則出口閥門開合狀態(tài)為全開狀態(tài)，當(dāng)?shù)诙鎯?chǔ)倉(cāng)內(nèi)部的溫度不大于最低限度w時(shí)，則出口閥門開合狀態(tài)為閉合狀態(tài)；

43、其中，出口閥門開合狀態(tài)包括閉合狀態(tài)、半開狀態(tài)和全開狀態(tài)。

44、作為本發(fā)明所述基于閑置水工隧洞進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述電網(wǎng)子系統(tǒng)在輸出電量給空氣壓縮子系統(tǒng)或者電網(wǎng)子系統(tǒng)在接收發(fā)電子系統(tǒng)的電量時(shí)，將電流設(shè)置為最低流速，并經(jīng)過x時(shí)長(zhǎng)之后，判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常：

45、當(dāng)未出現(xiàn)異常時(shí)，則取消最低流速的設(shè)置；

46、當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，則對(duì)工作人員發(fā)出警報(bào)。

47、本發(fā)明有益效果為：因?yàn)閭溆脗}(cāng)的使用，可以將洞體內(nèi)部多余的壓力進(jìn)行及時(shí)的釋放，并且能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)洞體內(nèi)的壓力，防止壓力釋放過多而造成浪費(fèi)，并且系統(tǒng)化的計(jì)算，能夠保證數(shù)值的更加精準(zhǔn)，并不需要以往通過人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，其次，采用第二存儲(chǔ)倉(cāng)的使用，能夠?qū)︶尫诺目諝膺M(jìn)行加熱，并且通過對(duì)出口閥門開合狀態(tài)的調(diào)整，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熱量輸送的流速進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證空氣的溫度能夠符合最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)。