專(zhuān)利名稱(chēng)：具有形成在蓄水層中的地下蓄熱器的空氣壓縮蓄熱發(fā)電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的描述根據(jù)國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)(IPC)，本發(fā)明涉及分類(lèi)號(hào)F02C6/14；F02C6/16。
本發(fā)明涉及具有形成在蓄水層(GAES)(即，GAES)中的地下蓄熱器的空氣壓縮蓄熱發(fā)電站并且被設(shè)計(jì)成在大功率發(fā)電系統(tǒng)中的穩(wěn)定元件以確保這些系統(tǒng)的高質(zhì)量運(yùn)行、它們的經(jīng)濟(jì)性和安全性。
大功率發(fā)電系統(tǒng)中的GAES的一個(gè)主要任務(wù)是通過(guò)積累在最少的夜晚消耗時(shí)間中便宜剩余電能以及在峰值時(shí)間中將其返回到能量系統(tǒng)中來(lái)使得每天消耗不規(guī)則計(jì)劃平衡。
滿足該任務(wù)，GAES確保核電站(APP)和熱電站(TPP)的操作，在頂部最佳狀態(tài)下產(chǎn)生基本能力。
因此GAES與NPP一起工作確保-NPP的有效功率增加大約1.3倍；-由于無(wú)需利用NPP能力操控，因此NPP的安全性較高，并且NPP以最佳操作狀態(tài)工作；-確保核燃料更充分地“燃燒”；-減小所產(chǎn)生的電能的生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命等；上述也用于TPP。
在電能的自由市場(chǎng)中，GAES可作為在夜晚和其他情況下最少消耗時(shí)間中購(gòu)買(mǎi)便宜剩余能量并且在峰值時(shí)間以較高的價(jià)格出售其以及提供其他服務(wù)的獨(dú)立元件。
GAES是為100MW以及更大的功率設(shè)計(jì)的，能量容量為500MW-h或者更大。
GAES涉及電能積蓄設(shè)備，其中利用電驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)(即，壓縮機(jī))使得電能被轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝鈮嚎s熱量和在最少消耗時(shí)間和其他情況中被積蓄的壓縮空氣壓力潛能，并且如果需要的話(在峰值時(shí)間和其他情況)，利用空氣渦輪機(jī)和渦輪式發(fā)電機(jī)將其變回電能。
這樣一種能量積蓄方法在專(zhuān)利DE 2939631、US4403477、WO9601942、JP1110779、JP63208627中被描述，其中提出利用儲(chǔ)氣器-人工形成在致密巖石中的天然(穴、洞等)或者地下存儲(chǔ)空間-作為工作介質(zhì)的積蓄器-壓縮器的末段或者末體的壓縮空氣和空氣壓縮熱量。
應(yīng)該清楚的是，這樣的儲(chǔ)氣器的體積是有限的，因此它限制了基于這樣的儲(chǔ)氣器設(shè)計(jì)的空氣蓄能站的能量容量(MW-h)以及有條件地限制其功率。這樣的儲(chǔ)氣器的缺點(diǎn)是，當(dāng)它們還同時(shí)用作蓄熱器時(shí)，被加熱的空氣直接接觸儲(chǔ)氣器的外致密壁所造成的熱損失較高，儲(chǔ)氣器的外致密壁是良好的熱導(dǎo)體。熱損失直接影響空氣積蓄發(fā)電站的效率系數(shù)(即，CE)。
本發(fā)明與上述類(lèi)似的專(zhuān)利的不同之處在于，為了增大GAES的能量容量和功率以及提高其CE，壓縮器的末段或者末體的空氣壓縮熱量被轉(zhuǎn)移到地下蓄熱器(即，UHA)中，地下蓄熱器形成在垂直封閉的多孔地下含水收集器地層(即，蓄水層、收集器蓄水層)并且同時(shí)是壓縮空氣存儲(chǔ)器。這樣的蓄水層廣闊分布，并且這能夠使GAES靠近主要消費(fèi)者(大城市、工業(yè)中心)建造或者發(fā)電，這是GAES優(yōu)于蓄水發(fā)電站的一個(gè)大的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明所涉及的GAES可基于深度在150至700米的收集器蓄水層建造。所述的GAES的實(shí)施例取決于蓄水層的深度以及其(內(nèi))壓力，其(內(nèi))壓力決定GAES的操作壓力以及壓縮器和空氣渦輪機(jī)的實(shí)施例。對(duì)于其操作壓力(即，蓄水層的深度)，GAES可被分成兩組GAES形成在深度達(dá)到400米的收集器蓄水層，在沒(méi)有空氣交叉冷卻的情況下操作，壓縮器工作介質(zhì)是空氣(即，WMA)，將來(lái)自于壓縮器末體的所有空氣壓縮熱量轉(zhuǎn)移到UHA中(如果損失被忽略)；GAES形成在深度大于400米的收集器蓄水層，在WMA交叉冷卻的情況下操作，交叉冷卻熱量的積蓄或者從冷卻系統(tǒng)去除，在渦輪機(jī)循環(huán)中積蓄的熱量的再生；WMA壓縮熱量的一部分從壓縮機(jī)末段轉(zhuǎn)移到UHA。
本發(fā)明的目的不是壓縮機(jī)或者渦輪機(jī)的實(shí)施，因此所述GAES的實(shí)施在其最簡(jiǎn)單的實(shí)施例中被描述，當(dāng)在沒(méi)有WMA交叉冷卻的情況下將空氣壓縮熱量從壓縮機(jī)末體直接轉(zhuǎn)移到UHA中時(shí)。
確定壓縮機(jī)實(shí)施的主要標(biāo)準(zhǔn)是不能高于多孔巖或者UHA的其主要成分的熔化溫度的其最大允許壓縮空氣溫度以及今天建造的機(jī)器(汽輪機(jī)等)所達(dá)到的材料的耐熱的工程標(biāo)準(zhǔn)以確保壓縮機(jī)和渦輪機(jī)的持久性能(200-300千小時(shí)或者更多)。今天壓縮空氣溫度的這樣一個(gè)限制為650-700℃的溫度。實(shí)施中建立的多孔巖的熔化溫度滿足這些要求。
應(yīng)該清楚的是，如果GAES是為具有較高的壓力的較深蓄水層的使用收集器設(shè)計(jì)的，空氣壓縮溫度將比允許的最大(650-700℃)的高并且壓縮器是利用公知的交叉冷卻熱量積蓄和再生的方式以多段的形式實(shí)施。當(dāng)GAES以WMA交叉冷卻、交叉冷卻熱量積蓄和再生的方式操作時(shí)，當(dāng)蓄熱器形成在地下蓄水層中時(shí)我們僅討論WMA交叉冷卻熱量積蓄型式。同時(shí)，應(yīng)該注意的是，當(dāng)空氣壓縮熱直接從壓縮機(jī)的末體轉(zhuǎn)移到UHA中時(shí)，不利用交叉冷卻的壓縮機(jī)實(shí)施例是所述GAES的最簡(jiǎn)單的并且最經(jīng)濟(jì)的實(shí)施例。這樣一種GAES可以其最簡(jiǎn)單的實(shí)施形式建造在收集器蓄水層上，并且壓力達(dá)到3.2Mpa。
處于以下考慮，我們?yōu)樗龅腉AES實(shí)施例選擇300MW的能量塊具有足夠的功率以根據(jù)其功率值保證每一個(gè)能量塊的高技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；同時(shí)他具有足夠的移動(dòng)功率以使得GAES的分離能量塊的發(fā)動(dòng)和停止特征與高功率電能系統(tǒng)的每日不平均的消耗計(jì)劃對(duì)應(yīng)。
GAES可包括一個(gè)或者幾個(gè)這樣的能量塊。
GAES操作由下列附圖表示

圖1-GAES的框圖；圖2-GAES的點(diǎn)型壓力導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)；圖3-GAES的軸型壓力導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)；
圖4-GAES的點(diǎn)型壓力導(dǎo)管的地下入口的結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造方法；圖5-GAES的操作計(jì)劃；圖6-壓縮器和渦輪機(jī)單元的操作計(jì)劃；圖7-UHA的操作圖。
本GAES(圖1)包括輸入輸出變壓器1，輸入輸出變壓器1根據(jù)壓縮器塊2的電動(dòng)馬達(dá)3的供給電壓降低外部電能系統(tǒng)的高壓網(wǎng)絡(luò)的電壓。電動(dòng)馬達(dá)3驅(qū)動(dòng)軸向低壓透平壓縮機(jī)4并且通過(guò)倍增器5驅(qū)動(dòng)中等壓力離心透平壓縮機(jī)6。利用倍增器5使得電動(dòng)馬達(dá)3的3000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)增大到驅(qū)動(dòng)離心透平壓縮機(jī)6所需的8000-9000轉(zhuǎn)/分鐘。壓縮器4和6以及倍增器5以確保壓縮器4和6和倍增器5的同時(shí)高隔音的異型墊的形式被封閉在隔熱殼7中。空氣通過(guò)空氣過(guò)濾器8沿著空氣導(dǎo)管9從大氣輸送到壓縮器4中。在直接壓縮器循環(huán)中，WMA沿著主空氣導(dǎo)管10通過(guò)閥11(閥12關(guān)閉)從壓縮器6的出口輸送并且沿著收集器蓄水層(即壓力導(dǎo)管)中的壓力導(dǎo)管13輸送到形成在蓄水層15中的地下蓄熱器(即UHA)中。
圖1有條件地示出了UHA14形成在圓屋頂形收集器蓄水層15中。這樣一種UHA14類(lèi)似物也可形成在水平或者略微傾斜的蓄水層中。
在逆渦輪機(jī)循環(huán)中，WMA沿著壓力導(dǎo)管13和主空氣導(dǎo)管10通過(guò)閥11(閥12關(guān)閉)從UHA14輸送，并且通過(guò)空氣凈化單元16被輸送到包括中等壓力空氣渦輪機(jī)18、低壓空氣渦輪機(jī)19、倍增器20和渦輪式發(fā)電機(jī)21的渦輪機(jī)塊17。排出的空氣從渦輪機(jī)19通過(guò)消音器22排出到大氣中。倍增器20的任務(wù)是使得向心空氣渦輪機(jī)18的8000-9000轉(zhuǎn)/分鐘與渦輪式發(fā)電機(jī)21的3000轉(zhuǎn)/分鐘匹配。
與壓縮機(jī)塊的情況類(lèi)似，渦輪機(jī)18和19以及倍增器20被封閉在隔熱殼7中。
由于GAES用作高功率電能系統(tǒng)中的穩(wěn)定化因素，因此它必須保證壓縮器和渦輪機(jī)塊2和17的高機(jī)動(dòng)性，即，壓縮器塊2必須在任何時(shí)刻確保系統(tǒng)的剩余電能在UHA14中的接收、轉(zhuǎn)換和積蓄；并且因此渦輪機(jī)塊17必須在存儲(chǔ)在UHA14中的能量損耗的情況下覆蓋系統(tǒng)中的電能的任何虧損。由于WMA的高溫(650-700℃)和相關(guān)的熱膨脹以及壓縮機(jī)和渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)中的熱張力的出現(xiàn)，因此確保壓縮器和渦輪機(jī)塊2和17的高機(jī)動(dòng)性是有問(wèn)題的。為了達(dá)到高機(jī)動(dòng)性，壓縮機(jī)和渦輪機(jī)被分成兩個(gè)主體，將在高溫范圍內(nèi)工作的壓縮器和渦輪機(jī)的中等壓力主體分離，因此，與如果這些主體在軸向?qū)嵤┑那闆r不同，將這些主體轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂邢铝袃?yōu)點(diǎn)的中等壓力離心透平壓縮器6和中等壓力向心透平壓縮器18很小的軸向尺寸；在定子體和渦輪之間提供附加的迷宮汽封，能夠使得離心壓縮器6和向心空氣渦輪機(jī)18在渦輪和定子之間具有很大的軸向間隙，確保在整個(gè)溫度范圍內(nèi)確保它們的自由操作；在渦輪和擴(kuò)散器或者噴射裝置之間的徑向間隙沒(méi)有限制并且不確定操作操作機(jī)動(dòng)性。
有意義的是，以兩流實(shí)施方式使得壓縮器6和渦輪機(jī)18具有公共兩側(cè)渦輪。低壓壓縮器4和渦輪19的工作溫度的最大范圍不超過(guò)300℃，并且從溫度變化的觀點(diǎn)出發(fā)，它們的軸向?qū)嵤┐_保足夠的機(jī)動(dòng)性。
如果無(wú)需高的機(jī)動(dòng)性，壓縮機(jī)6和渦輪機(jī)18必須明確地軸向?qū)嵤?br> 為了避免熱膨脹的軸向總和，有意義的是，將低壓?jiǎn)卧?和19和中等壓力單元6和18放置在電動(dòng)馬達(dá)3和渦輪發(fā)電機(jī)21的兩側(cè)上。
如果利用壓縮機(jī)的交叉冷卻、渦輪機(jī)循環(huán)期間交叉冷卻熱量的積聚和再生操作GAES，那么伴隨交叉冷卻蓄熱器的設(shè)計(jì)而出現(xiàn)的問(wèn)題使得這樣的系統(tǒng)是幾乎不可能實(shí)現(xiàn)的。為了通過(guò)渦輪機(jī)的交叉熱交換在空氣渦輪機(jī)中提供熱量再生的形式(冷卻液體-WMA)，必須實(shí)現(xiàn)蓄熱器的工作溫度至少為250℃?？紤]到蓄熱器的所需能量以及因此而導(dǎo)致的其大體積這是有問(wèn)題的，這排除了使用水作為熱載體的可能性，因?yàn)樵趬毫ο率褂盟畬?shí)際上排除在所述體積以外。
提供了利用壓縮機(jī)交叉冷卻熱量積聚和再生系統(tǒng)操作的這樣一種GAES，它們裝有在地下含水蓄水層(層)中形成的壓縮機(jī)交叉冷卻熱量地下蓄熱器。主含水蓄水層15可用作其中形成有UHA14的蓄水層，或者蓄水層的上層(如果有的話)。如果存在多部分壓縮機(jī)冷卻的話，那么每個(gè)部分必須有其自己的地下水蓄熱器。設(shè)在蓄水層中的水蓄熱器能夠使用熱載體相應(yīng)壓力下的水；由于不需要具有耐熱油的容器，因此能夠提供較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)；由于在蓄水層中形成的所述水蓄熱器的熱量損失非常小，因此顯著增加蓄熱器的CE因而增加GAES的CE；增加無(wú)需具有加熱的高溫油的大容器的GAES安全性。
蓄水層中的水或多或少被礦化，這可在壓縮機(jī)或渦輪機(jī)交叉熱交換器，即WMA-所含的水上形成含鹽沉積物。因此目的是使用輔助熱交換器，即WMA-熱載體液體，其冷卻或加熱WMA管道中的相應(yīng)壓縮機(jī)或渦輪機(jī)熱交換器。適當(dāng)壓力下的蒸餾水或耐熱油等可用作熱載體流體，從而保護(hù)昂貴的熱載體液體免受沉積物的損害。這些輔助熱交換器可具有平行儲(chǔ)備連接，確保在另一個(gè)交換器處于修理(清潔)時(shí)一個(gè)交換器操作。
本發(fā)明的一個(gè)目的是使用設(shè)在蓄水層中的用于GAES中壓縮機(jī)交叉冷卻積聚的水蓄熱器。如果GAES由幾個(gè)能量塊構(gòu)成的話，形成在蓄水層中的地下水蓄熱器可為這些能量塊共用的。
如果使用壓縮機(jī)內(nèi)部冷卻和渦輪機(jī)內(nèi)部加熱系統(tǒng)的話，那么上述壓縮機(jī)和渦輪機(jī)交叉冷卻和加熱是有效的。
為了提高GAES的CE，壓縮機(jī)和渦輪塊2和17裝有軸承和齒輪摩擦能量損耗的積聚和再生系統(tǒng)。該系統(tǒng)的目的是通過(guò)渦輪塊2將能量損耗積聚和再生為電能，所述能量損耗相當(dāng)于電動(dòng)馬達(dá)3、壓縮機(jī)4和6、渦輪機(jī)18和19、渦輪發(fā)電機(jī)21和倍增器5和20的軸承和齒輪的機(jī)械摩擦產(chǎn)生的熱量。同時(shí)，通過(guò)該系統(tǒng)，熱能損耗也可部分地積聚和再生，由于熱量通過(guò)壓縮機(jī)4和6、渦輪機(jī)18和19的轉(zhuǎn)子端的流出會(huì)出現(xiàn)這種情況。上述摩擦能量損耗通過(guò)熱油從電動(dòng)馬達(dá)3、壓縮機(jī)4和6、渦輪機(jī)18和19和渦輪發(fā)電機(jī)21轉(zhuǎn)移到油冷卻器23。以相同的方式，摩擦能量損耗從倍增器5和20轉(zhuǎn)移到裝有熱交換油熱載體形式的油冷卻器24。水和相應(yīng)粘性及沸點(diǎn)的其他液體可用作液體熱載體。圖1沒(méi)有示出壓縮機(jī)和渦輪塊2和17的完全滑油系統(tǒng)，僅示出了這些系統(tǒng)的冷卻器23和24。
與機(jī)械摩擦能量損耗相當(dāng)?shù)臒岬臒彷d體液體的所述熱量借助于循環(huán)泵25被輸送并積聚在蓄熱器26中，其為適當(dāng)體積和熱絕緣殼體的容器7。蓄熱器26在變溫模式下操作。
在渦輪機(jī)循環(huán)期間儲(chǔ)存在蓄熱器26中的熱能通過(guò)循環(huán)泵25被傳送到用于加熱渦輪機(jī)19的各個(gè)階段的低壓空氣渦輪機(jī)19的內(nèi)部加熱系統(tǒng)28中，并且通過(guò)這些階段，流動(dòng)的WMA，通過(guò)渦輪發(fā)電機(jī)21將渦輪機(jī)19中的熱載體液體的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榈攘繖C(jī)械能，反之亦然-轉(zhuǎn)變回電能。
應(yīng)該注意的是，渦輪塊17中的機(jī)械摩擦能量損耗沒(méi)有積聚而只是流過(guò)蓄熱器26。由于只有壓縮機(jī)塊2的機(jī)械摩擦熱能積聚，因此這種情況將蓄熱器26的體積減小一半。
渦輪機(jī)19中的內(nèi)部加熱系統(tǒng)是以這種方式形成的，即，它確保了熱載體液體在渦輪機(jī)和噴射裝置的各個(gè)階段定子殼體中的循環(huán)。如果設(shè)在空氣渦輪機(jī)19中的內(nèi)部加熱系統(tǒng)28不能“獲取”所有積聚熱量的話，那么其目的就是將相應(yīng)階段之間的渦輪機(jī)19分成為兩個(gè)獨(dú)立主體以及加熱布置于這些主體之間的熱交換器液體中的WMA。
為了實(shí)現(xiàn)用于摩擦能量損耗的積聚和再生的上述系統(tǒng)，高質(zhì)量、耐熱總和渦輪機(jī)和齒輪減速器油應(yīng)用在壓縮機(jī)和渦輪塊2和17的潤(rùn)滑系統(tǒng)中。蓄熱器26可形成在蓄水層15中并且共用于幾個(gè)能量塊。
機(jī)械摩擦能量損耗的積聚和再生系統(tǒng)的使用可增加約3.5％的GAES的CE，該系統(tǒng)在GAES中的使用是本發(fā)明的一個(gè)目的。
由于以下原因，壓力導(dǎo)管13的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不適于加熱至600-700℃的空氣的傳送-由于壓力導(dǎo)管13(650-700℃)和周?chē)鷰r29(15-20℃)之間的高溫度差以及確保壓力導(dǎo)管13在周?chē)鷰r29中的壓力導(dǎo)管的緊固和緊固的非滲透性被破壞的水泥塊30的溫度循環(huán)變化(24小時(shí)至少兩次)。
-由于可能導(dǎo)致大的熱損失而對(duì)GAES的CE產(chǎn)生不利影響的大的溫度差。
為了防止常規(guī)壓力導(dǎo)管的這些缺陷，提供壓力導(dǎo)管13的一種設(shè)計(jì)(圖2)，它是本發(fā)明的一個(gè)目的。壓力導(dǎo)管13(圖2)包括利用水泥塊30粘結(jié)在周?chē)鷰r29中的殼管31。殼管31具有吹管32，WMA通過(guò)吹管32被供給到UHA14中(從中排出)。所提供的壓力導(dǎo)管13(圖2)與已知的不同點(diǎn)在于，它形成為確保在殼管31和吹管32之間的空間中的真空的熱水瓶狀；殼管31的內(nèi)表面和吹管32的外表面設(shè)有質(zhì)量滿足熱水瓶要求的涂層；溫度補(bǔ)償器33設(shè)置在殼管31和吹管32之間。溫度補(bǔ)償器33的目的是補(bǔ)償在殼管31和吹管32之間的軸向熱膨脹差。利用真空泵34保證在殼管31和吹管32之間的空間中的真空。
壓力導(dǎo)管13的入口的一個(gè)可能實(shí)施例如附圖標(biāo)記A所示(圖2)。為了確保所需的強(qiáng)度，在殼管31和吹管32之間使用楔35。它們被焊接在吹管32和殼管31的端部的縱向溝槽中。楔35的數(shù)量和長(zhǎng)度由強(qiáng)度計(jì)算來(lái)確定。楔35的焊點(diǎn)被蓋36覆蓋，確保在殼管31和吹管32之間的出口端的非滲透性。利用焊接的方法使得殼管31和吹管32同時(shí)安裝在井中。
采用熱水瓶的壓力導(dǎo)管13的實(shí)施例基本上防止了在壓力導(dǎo)管13中的所有損失。使得殼管31的溫度與周?chē)鷰r29的溫度保持相等，確保壓力導(dǎo)管13在周?chē)鷰r29中的穩(wěn)定和安全的緊固，以及粘結(jié)點(diǎn)的非滲透性。
如果UHA以適度的巖粘結(jié)(粘結(jié)良好的砂石、石灰石、白云石等)形成在足夠集成和厚的收集器蓄水層15中，壓力導(dǎo)管可具有帶中心熱水瓶類(lèi)型的壓力導(dǎo)管的軸的形式和形成在收集器蓄水層15(圖3)中的水平溝道37。在GAES中的壓力導(dǎo)管(圖3)的這樣一個(gè)軸實(shí)施例是本發(fā)明的另一個(gè)目的。壓力導(dǎo)管13(圖3)包括直徑較大(3-5米)的殼管31和具有相應(yīng)直徑的吹管32。利用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)和借助于水泥塊30，殼管31被分離地粘結(jié)在周?chē)鷰r29中，在工作區(qū)域38形成并且適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ谑占餍钏畬?5中后，利用液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人或者其他采礦方法在所述工作區(qū)域38中形成水平溝道37。溝道的直徑和長(zhǎng)度取決于所用方法的技術(shù)可行性。
在完成上述操作后，利用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)使得吹管32被安裝在殼管31中并且利用其法蘭39使得吹管32被支撐在殼管31上。利用焊接完成所有連接。溫度補(bǔ)償器33被放置在壓力導(dǎo)管13的入口端處。如在圖2中所示的壓力導(dǎo)管13的情況，殼管31的內(nèi)表面和吹管32的外表面應(yīng)該被修整以滿足熱水瓶的要求。利用真空泵34提供在殼管31和吹管32之間的空間中的真空。
圖2中所示的壓力導(dǎo)管13被看作點(diǎn)型壓力導(dǎo)管，這是由于與UHA14的體積不同，出口接觸表面的體積相當(dāng)小。
圖3中所示的壓力導(dǎo)管13被看作體積型壓力導(dǎo)管，這是由于出口溝道37的體積與UHA14的體積相當(dāng)。
壓力導(dǎo)管的選擇是由蓄水層15的地理結(jié)構(gòu)確定的。點(diǎn)型壓力導(dǎo)管13(圖2)用于當(dāng)收集器蓄水層15由松軟沉積巖形成并且具有高的孔隙率和滲透性，諸如砂、沙礫、砂和沙礫的混合物、松軟砂石等的情況。
軸型壓力導(dǎo)管13(圖3)由于其具有相當(dāng)大的解除表面而最好用于具有低的孔隙率和滲透性的收集器蓄水層15中，諸如粘結(jié)良好的砂石、石灰石、白云石等，其中可利用采礦的方法形成水平溝道37。在這樣的收集器蓄水層15的地層上，GAES可僅利用軸型壓力導(dǎo)管13(圖3)構(gòu)建。
如果使用點(diǎn)型壓力導(dǎo)管13(圖2)，那么GAES工程可容易地實(shí)現(xiàn)，如果操作壓力導(dǎo)管的數(shù)量不大于30-40。通常用于地下氣體存儲(chǔ)器(即，UGS)中的點(diǎn)型壓力導(dǎo)管的地下入口構(gòu)造不符合這些要求，這是由于它們的滲透性低。在已知UGS結(jié)構(gòu)中的低壓導(dǎo)管的入口通過(guò)量涉及巖中的壓力導(dǎo)管入口的小接觸表面并且由于在氣體從儲(chǔ)存器中消耗的過(guò)程中壓力導(dǎo)管中的高壓下降可能導(dǎo)致巖移動(dòng)。為了防止常規(guī)點(diǎn)型壓力導(dǎo)管入口的設(shè)計(jì)缺陷(低滲透性、巖移動(dòng))，提供點(diǎn)型壓力導(dǎo)管13的入口結(jié)構(gòu)以及其實(shí)施方法(圖4)，這是本發(fā)明的一個(gè)目的。
點(diǎn)型壓力導(dǎo)管的所涉及的入口結(jié)構(gòu)是利用下列方法實(shí)現(xiàn)的(圖4)。
空氣從移動(dòng)壓縮器40和空氣加熱單元41被輸送到熱水瓶點(diǎn)型壓力導(dǎo)管13的粘結(jié)和真空吹管32，空氣具有下列參數(shù)在收集器蓄水層15中的入口端處的最大可允許空氣壓力取決于上巖的總壓力；最大可允許的空氣溫度取決于壓力導(dǎo)管13的結(jié)構(gòu)、收集器蓄水層15的巖熔化溫度和所施加的巖硬化液體的沸騰溫度。
液體(在給定溫度下)用作在700℃溫度下在熱空氣中硬化或者燒掉并且利用硬化(燒掉)保證砂和沙礫在硬化后不溶于水的良好的粘結(jié)(粘接)度的巖硬化劑。許多有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)符合這些要求；當(dāng)然，巖硬化劑應(yīng)該廣泛使用并且價(jià)廉。其中一種用于巖硬化的這樣液體可是廢油。
巖硬化劑在高壓釜42中被加熱到上述溫度并且在超過(guò)吹管32中的壓縮機(jī)40的空氣壓力的壓力下，閥43關(guān)閉。
熱空氣從收集器蓄水層15流過(guò)吹管32的入口端的橫向孔和其開(kāi)口端。通過(guò)檢查被泵送到收集器蓄水層15中的空氣量，收集器蓄水層15中水被壓回到空氣-水前態(tài)44；溫度略小于被泵送的空氣溫度的巖溫度等溫線設(shè)為狀態(tài)T1。在該狀態(tài)下，通過(guò)打開(kāi)閥43使得一定量加壓的加熱巖硬化液體從高壓釜42被快速引入到吹管32中；該液體從吹管32被壓到加熱的收集器蓄水層15中。
當(dāng)熱空氣的泵送持續(xù)時(shí)，達(dá)到這樣一個(gè)狀態(tài)，其中收集器蓄水層15中的空氣液壓阻力基本上等于在引入巖硬化劑之前的收集器蓄水層15的空氣液壓阻力。在這種情況下，巖硬化劑將占據(jù)收集器蓄水層15中的由輪廓線45限定的一個(gè)區(qū)域。持續(xù)泵送空氣，利用空氣加熱單元41使其被加熱到至700℃，并且?guī)r硬化劑的硬化或者燒掉(對(duì)于油)發(fā)生。如果在這樣一個(gè)循環(huán)中沒(méi)有達(dá)到足夠的巖粘結(jié)度，那么重復(fù)這些循環(huán)。所需的循環(huán)的數(shù)量由測(cè)試臺(tái)實(shí)驗(yàn)確定。
如果巖硬化劑在由輪廓線45限定的區(qū)域中硬化，那么在壓力導(dǎo)管13的入口周?chē)纬删哂懈咄笟庑缘牧己谜辰Y(jié)的疏松收集器蓄水層15。在硬化劑變硬后，吹管32中的壓力慢慢減小，并且它被收集器蓄水層15的水淹沒(méi)。
吹管32的入口空氣液壓阻力取決于壓力導(dǎo)管入口和巖的接觸面積；遠(yuǎn)離入口的總空氣液壓阻力與距離的平方成反比。為了增大壓力導(dǎo)管入口的接觸面積-利用常用的采礦技術(shù)在巖中形成WMA入口空間(利用可膨脹的鑿頭或者利用水力檢查計(jì)利用高壓水流沖刷)，該空間被輪廓線46限定。在收集器蓄水層15中的壓力導(dǎo)管13的這樣的點(diǎn)型入口端具有較大的壓力導(dǎo)管入口與巖的接觸面積，因此增大壓力導(dǎo)管入口的通過(guò)量。同時(shí)這樣一種壓力導(dǎo)管13的端部確保在渦輪機(jī)循環(huán)中在良好粘結(jié)的疏松巖層中的高空氣過(guò)濾。
基于前面選擇的示例描述所述GAES的操作當(dāng)相關(guān)的GAES的功率為300MW時(shí)。作為WMA的測(cè)量單元，我們利用下列初始參數(shù)(即，大氣參數(shù))接受質(zhì)量為1千克的空氣，但空氣過(guò)濾器8的液壓阻力沒(méi)有被考慮溫度Ta＝276K；壓力Pa＝0.1Mpa；質(zhì)量為1千克的空氣的體積Va＝0.7921立方米/千克；質(zhì)量為1千克的空氣的焓Ha＝276KJ/kg；空氣的相對(duì)平均濕度a＝95％。
大氣空氣溫度和相對(duì)平均濕度設(shè)為北歐年夜間平均指標(biāo)，這是因?yàn)閴嚎s器塊2基本上在夜晚?xiàng)l件下工作。
在熱力學(xué)過(guò)程方面，GAES是加強(qiáng)的熱力學(xué)系統(tǒng)，即，其熱力學(xué)性能不取決于系統(tǒng)的質(zhì)量。該假設(shè)可使得我們考慮1千克質(zhì)量的操作下的GAES過(guò)程。
GAES過(guò)程(圖5)包括三個(gè)主要循環(huán)能量轉(zhuǎn)換壓縮器循環(huán)Ck；UHA14中積蓄的能量的存儲(chǔ)循環(huán)-Ca；能量轉(zhuǎn)換渦輪機(jī)循環(huán)-Ct。
輔助循環(huán)被認(rèn)為是壓縮器4和6、氣體渦輪機(jī)18和19的預(yù)備循環(huán)Cks和Cts。
除了機(jī)動(dòng)性以外，GAES操作的一個(gè)主要指標(biāo)是其CEηGAES。
ηGAES＝Eoutput/Einput其中Eoutput是在有限的持續(xù)時(shí)間內(nèi)(一個(gè)月、一年)的變壓器1的輸出下的GAES釋放的能量總和，Einput是在UHA14能量狀態(tài)(p14、T14)在參考時(shí)間的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)是相同的情況下在相同時(shí)間內(nèi)消耗的能量總和。
GAES的CE包括四個(gè)不同的因素
ηGAES＝ηck·ηca·ηct·ηcz(1)其中ηck-能量轉(zhuǎn)換壓縮器循環(huán)Ck的CE；ηca-UHA14中積蓄的能量的存儲(chǔ)循環(huán)Ca的CE；ηct-能量轉(zhuǎn)換渦輪機(jī)循環(huán)Ct的CE；ηcz-未測(cè)量的能量損失的CE。
圖5示出了在如圖6中所示的GAES的操作模式下的UHA14的循環(huán)Ck、Ca、Ct中的能量E的變化。如果在從11p.m.到6.30am.的夜晚最小消耗時(shí)間中循環(huán)Ck進(jìn)行；在從7a.m.到10.00以及從6p.m.到11p.m.的早晨和夜晚最大消耗時(shí)間中循環(huán)Ct進(jìn)行；但在從10a.m.到6p.m.的白天中基本循環(huán)Ca進(jìn)行，那么這樣一種GAES操作模式的計(jì)劃將對(duì)應(yīng)于在常規(guī)能量系統(tǒng)中的非常簡(jiǎn)單的功率條件下的變化。如果用功率表示的循環(huán)Ct的負(fù)載設(shè)為90％，那么在Ct循環(huán)中2.160GW.h的電能被輸送到外部電能系統(tǒng)。當(dāng)GAES的CE為ηGAES＝90.963％(見(jiàn)17頁(yè))時(shí)，在循環(huán)Ck中從外部電能系統(tǒng)消耗2.375GW.h的電能；當(dāng)循環(huán)Ck的CEηck＝98.493％(見(jiàn)12頁(yè))時(shí)，在循環(huán)Ck中2.339GW.h的能量積蓄在UHA14中?？紤]在循環(huán)Ck中積蓄的能量E(圖5)，我們理解UHA14中的動(dòng)能量的變化Ek＝E3-E1我們稱(chēng)之為實(shí)際不能施加的緩沖能量的能量E1的量及其數(shù)值取決于UHA14操作的特定環(huán)境。在錢(qián)方面，緩沖能量E1的量可被分配到GAES建造的投資。
如果GAES被看作聯(lián)合熱力學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以絕熱模式操作，并且所有GAES元件應(yīng)該被絕熱安裝。利用GAES元件4、6、10、16、18、19的絕熱殼7、壓力導(dǎo)管13的類(lèi)似熱水瓶的實(shí)施例和UHA操作的特定條件來(lái)保證絕熱。絕熱過(guò)程的條件是有效的，如果轉(zhuǎn)移到渦輪機(jī)19的內(nèi)部加熱系統(tǒng)28中的摩擦熱忽略。
在實(shí)施中，上述情況不保證熱力學(xué)系統(tǒng)的完全絕熱。充分絕熱質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)(絕熱的材料和厚度的選擇)是根據(jù)銀行信貸的利率和在最大消耗時(shí)間中的電能的高價(jià)格的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性計(jì)算。
在WMA為真正兩原子氣體的情況下討論壓縮機(jī)4和6的操作，單獨(dú)用于每一個(gè)壓縮機(jī)的其絕熱指標(biāo)K的平均值是由在每一個(gè)壓縮器的溫度范圍內(nèi)的空氣熱力學(xué)性能表確定的。
在內(nèi)部摩擦和其他因素的影響下，絕熱模式操作的渦輪壓縮機(jī)的多變指標(biāo)n大于絕熱指標(biāo)k。
壓縮機(jī)4被選為軸向9段渦輪壓縮機(jī)，在壓力下的平均壓縮指數(shù)ε4＝1.26。壓縮機(jī)4的輸出壓力pb＝pa·ε49pb＝0.80045Mpa多變過(guò)程的空氣壓縮指數(shù)n4由下列表達(dá)式的近似方法確定n4/(n4-1)＝kaverage/(kaverage-1)·η4pol如果kaverage＝1.3925并且多變工作渦輪壓縮機(jī)的CEηpol＝0.9n4＝1.456在這些條件下，壓縮后的溫度Tb＝Ta(ph/pa)[n4/(n4-1)]Tb＝276(0.80045/0.1)[1.456/(1.456-1)] Tb＝529K(256℃)如果離心渦輪壓縮器6以具有一個(gè)兩向工作輪的單體實(shí)施并且壓力下的壓縮指數(shù)ε6＝4.5，那么Pc＝3.602Mpa如同壓縮機(jī)4，得到壓縮機(jī)6的空氣壓縮溫度Tc；如果離心渦輪壓縮機(jī)的多變操作的CEηpol＝085并且n6＝1.461，那么Tc＝850K(577℃)如果不考慮損失，從電動(dòng)馬達(dá)3輸送到壓縮機(jī)4和6的功為消耗以提高WMA的焓。WMA的焓增量Δhc-a為傳遞的功的測(cè)量值。
GAES以滑動(dòng)壓力模式工作?；瑒?dòng)壓力的工作間隔被確定為考慮收集器蓄水層15的地理成分、UHA14的結(jié)構(gòu)原理、壓力導(dǎo)管13的類(lèi)型和數(shù)量等的復(fù)雜技術(shù)和經(jīng)濟(jì)計(jì)算的結(jié)果。
對(duì)于我們的示例，有條件地假設(shè)GAES的滑動(dòng)壓力模式構(gòu)成壓縮機(jī)6的最大工作壓力的10％(3.602MPa)。在這種情況下，GAES的滑動(dòng)壓力工作間隔從3.242變?yōu)?.602Mpa。平均壓力pc＝3.442Mpa被設(shè)為計(jì)算GAES時(shí)的額定工作壓力。
在前面示例中在壓力pc＝3.442Mpa下空氣壓縮溫度被確定為T(mén)c＝843K(570℃)在壓力pc＝3.442Mpa和溫度Tc＝843K時(shí)，WMA焓hc＝871kJ/kg。
對(duì)于1kg的WMA的壓縮從初始參數(shù)(Pa＝0.1Mpa，Ta＝276K)到額定滑動(dòng)壓力參數(shù)(pc＝3.442Mpa，Tc＝843K)的壓縮機(jī)4和6的理論功Lc-a構(gòu)成Lc-a＝Δhc-a＝871-276＝595kJ/kg壓縮機(jī)4和6壓縮后的WMA溫度Tc和它們的理論功Lc-a取決于環(huán)境的溫度Ta。
壓縮機(jī)4和6在壓縮后的最大WMA溫度Tcmax和最大理論功L(ca)max為壓縮機(jī)6的最大夜晚溫度Ta＝303K(30℃)和最大工作壓力Pcmax＝3.602Mpa。
Tcmax＝933K(660℃)L(ca)max＝669kJ/kg因此，最小溫度Tcmin和最小功L(ca)min為壓縮機(jī)6的最小夜晚溫度Ta＝233K(-40℃)和最小工作壓力Pcmin＝3.242Mpa。
在我們的示例中，壓縮機(jī)6的最大工作溫度Tcmax＝933K(660℃)滿足現(xiàn)代機(jī)器建造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的壓縮機(jī)的工作溫度不超過(guò)650-700℃，并且它應(yīng)該低于收集層14的疏松巖(這里為砂和沙礫的混合物)的最小熔化溫度(1710℃)。
當(dāng)絕熱殼7具有高質(zhì)量時(shí)，壓縮器4和6的WMA焓損失基本包括通過(guò)壓縮機(jī)4和6的轉(zhuǎn)子軸端的出口迷宮汽封(三片)的空氣量泄漏。我們假設(shè)在端部出口迷宮的壓力Pb＝0.80045MPa下，泄漏不超過(guò)壓縮機(jī)功率的0.1％。我們估計(jì)通過(guò)絕熱殼7的熱損失和聲音損失共為0.05％。利用摩擦能量損失的再生系統(tǒng)使得在壓縮機(jī)4和6的軸承中的機(jī)械摩擦能量損失被積蓄和再生，并且它們不影響壓縮機(jī)4和6的EC。
在上述條件下，壓縮機(jī)4和6的EC被估算為η4.6＝99.85％
能量轉(zhuǎn)換壓縮機(jī)循環(huán)Ck的EC為ηck＝η1·η3·η4，6·η5·η8·η10·η13其中η1-變壓器1的輸入輸出負(fù)載的EC，η1＝99.92％η3-具有機(jī)械摩擦損失的再生系統(tǒng)的電動(dòng)馬達(dá)3的EC η3＝98.90％η5-具有機(jī)械摩擦損失的再生系統(tǒng)的倍增器5的EC η5＝99.985％η8-在Δp8＝300MPa時(shí)的空氣過(guò)濾器8的EC η8＝99.953％η10-主要管線10的EC η10＝99.940％η13-壓力導(dǎo)管13的EC η13＝99.940％。
那么ηck＝98.493％。
在循環(huán)Ck中分別區(qū)分損失UHA不是有利的，在24小時(shí)的時(shí)間考察它們是有意義的。
在循環(huán)Ck中，壓縮機(jī)塊2應(yīng)該將1.4152×107千克的WMA泵入U(xiǎn)HA14中，壓縮機(jī)塊2在95％的負(fù)載因子下的功率應(yīng)該為524.146千克/秒。
在渦輪壓縮機(jī)的軸承中的機(jī)械能損失到達(dá)1-2％，取決于渦輪壓縮機(jī)的功率。我們假設(shè)此時(shí)這些損失達(dá)到1.05％，這是由于從壓縮機(jī)4和6的轉(zhuǎn)子軸的端部泄漏的熱量也應(yīng)該被加到這些損失中。電動(dòng)馬達(dá)3的機(jī)械摩擦能量損失假設(shè)為電動(dòng)馬達(dá)3的額定功率的0.13％。我們假設(shè)倍增器5的機(jī)械摩擦能量損失為所輸送的功率的1％，因此構(gòu)成了額定功率的0.56％。相當(dāng)于被蓄熱器26積蓄的機(jī)械摩擦能量損失的總熱能量達(dá)到壓縮機(jī)塊2的額定功率的1.74％，或者在循環(huán)Ck中146.49GJ的熱能應(yīng)該被積蓄。
壓縮機(jī)塊2的起動(dòng)計(jì)劃應(yīng)該設(shè)有電動(dòng)馬達(dá)2和壓縮機(jī)4和6的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠利用外部電能系統(tǒng)的功率傳遞參數(shù)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)塊2的功率。壓縮機(jī)塊2的最佳功率調(diào)節(jié)形式是調(diào)節(jié)壓縮機(jī)4的輸入空氣流。為了確保壓縮機(jī)和渦輪機(jī)塊2和17的高機(jī)動(dòng)性，提供輔助循環(huán)Cks和Cts以準(zhǔn)備這些塊的操作，其中分別利用小WMA流對(duì)壓縮機(jī)4和6、渦輪機(jī)18和19加熱以使得它們達(dá)到準(zhǔn)備工作狀態(tài)。為了以非操作模式防止壓縮機(jī)塊和渦輪機(jī)塊2和17的轉(zhuǎn)子的熱變形的可能性，類(lèi)似汽輪機(jī)，應(yīng)該裝有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
利用點(diǎn)式熱水瓶壓力導(dǎo)管在圖7中有條件地處理UHA14的操作。對(duì)于GAES，在UHA14中的水-空氣替換過(guò)程完全不同于在UGS中發(fā)生的。為了有質(zhì)量地執(zhí)行其功能，UHA14的壓力、溫度、空氣和巖的濕度必須被調(diào)節(jié)。
壓力調(diào)節(jié)的UHA14在該狀態(tài)下在收集器蓄水層15中被觀察，當(dāng)壓縮空氣已經(jīng)將水推到狀態(tài)hk。通過(guò)在循環(huán)Ck中將一定質(zhì)量mk的WMA泵入到UHA14中并且在循環(huán)Ck中消耗同樣質(zhì)量mt的WMA(mk＝mt)使得UHA14的循環(huán)操作在收集器蓄水層15中形成空氣和水的兩向移動(dòng)，在UHA14中的水氣體動(dòng)態(tài)過(guò)程是周期性的。這些過(guò)程的周期性導(dǎo)致空氣-水前部(即，前部)47的周期性振蕩。通過(guò)在循環(huán)ck中將質(zhì)量為mk的WMA泵入U(xiǎn)HA14中，使得前部47被推動(dòng)距離Δh，在循環(huán)ct中從UHA14中消耗相同量的質(zhì)量為mt的WMA，前部47回到其以前狀態(tài)mt。當(dāng)單位時(shí)間的循環(huán)次數(shù)(或者頻率)增加并且以前的條件保持為mk＝mt＝常數(shù)，前部47的振蕩幅度Δh將減小，并且以有限的頻率，前部47的狀態(tài)實(shí)際上未變，即，質(zhì)量mk的WMA在循環(huán)ck中的積蓄和相同質(zhì)量mt在循環(huán)ck中的返回在UHA14的實(shí)際上不變的體積中進(jìn)行。在這種情況下，WMA積蓄過(guò)程是等體積的，即V14＝常數(shù)。
對(duì)于GAES，需要在前部47的振蕩幅度Δh在24小時(shí)內(nèi)以頻率1循環(huán)并且積蓄質(zhì)量mk的WMA(這里，mk＝1.4152×107千克)被最小允許時(shí)需要找出前部的最小狀態(tài)hk。這樣一種UHA14的狀態(tài)在前部47的有限值hk下，我們將稱(chēng)之為UHA14的壓力調(diào)節(jié)狀態(tài)(體積)。UHA14的壓力調(diào)節(jié)狀態(tài)為多函數(shù)關(guān)系式，被確定為hk＝f(mk，mt，Ψ，p14，T14，p15，T15，α，β)其中Ψ-在UHA14的特定工作條件下的收集器蓄水層15的地理參數(shù)，諸如孔隙率、滲透性，壓力傳導(dǎo)等；p14-UHA14中的WMA壓力；T14-UHA14的溫度；P15-收集器蓄水層15的壓力；T15-收集器蓄水層15的溫度；
α-收集器蓄水層15的幾何形狀的指標(biāo)；β-GAES的工作模式指標(biāo)，例如，如果GAES在早晨最大時(shí)間內(nèi)操作。
在h高于hk的最小值的UHA14的所有狀態(tài)中，UHA14將處于一種壓力調(diào)節(jié)狀態(tài)，在h低于hk的最小值的UHA14的狀態(tài)下，UHA14將處于一種非壓力調(diào)節(jié)狀態(tài)。在非壓力調(diào)節(jié)狀態(tài)中，由于前部47的移動(dòng)，UHA14的等溫區(qū)域的淹沒(méi)將發(fā)生，可能導(dǎo)致附加的熱量損失，從而影響UHA14的EC。
UHA14的熱能被積蓄在收集器蓄水層15的疏松巖中，這里它們?yōu)槌练e的沙礫和砂，但熱空氣被積蓄在這些顆粒周?chē)目臻g中。如果對(duì)UHA進(jìn)行壓力、顆粒和巖的濕度調(diào)節(jié)，那么UHA14中的主要熱能積蓄在實(shí)際干燥的收集器蓄水層15中進(jìn)行，除了該巖的大部分處于過(guò)熱狀態(tài)以外，并且在這樣一種狀態(tài)下，該巖的耐熱性很高。因此，我們可認(rèn)為在UHA14中的傳熱實(shí)際上發(fā)生，僅由于空氣質(zhì)量傳遞(對(duì)流)。
在循環(huán)ck中移動(dòng)通過(guò)收集器蓄水層15的疏松巖的加熱空氣接觸巖的顆粒并且將一部分熱能傳遞到它們，對(duì)其加熱，并且同時(shí)冷卻，減小體積。在這樣一種方式中，可變溫度的區(qū)域出現(xiàn)在UHA14中，其中心為壓力導(dǎo)管13的入口并且落在UHA14的外壁上(頂部、覆蓋前部的層)。圖7中利用等溫線表示該溫度區(qū)域的狀態(tài)。由于熱流出由空氣質(zhì)量流出確定，等溫線在空氣質(zhì)量移動(dòng)的主要方向上延伸。在圖7中，等溫線在循環(huán)ck開(kāi)始時(shí)由實(shí)線表示但在循環(huán)ck結(jié)束時(shí)由虛線表示。
如果在循環(huán)ck過(guò)程中熱量從空氣傳到巖，那么在循環(huán)Ct中發(fā)生相反的過(guò)程-被存儲(chǔ)在巖中的熱量回到從UHA14周?chē)苿?dòng)的空氣，并且朝向溫度較高的壓力導(dǎo)管13的中心區(qū)域溫度較低，并且空氣絕熱，其體積增大。
如果UHA14壓力調(diào)節(jié)，在mk＝mt＝常數(shù)的條件下，每一個(gè)獨(dú)立循環(huán)的等溫線相同。UHA14幾個(gè)循環(huán)中達(dá)到溫度調(diào)節(jié)。
從熱力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)并且考慮在WMA在疏松巖中膨脹時(shí)發(fā)生的Joule-Thomson效應(yīng)，在UHA14內(nèi)的過(guò)程是等焓的。這意味著，由于空氣在UHA14的疏松巖中移動(dòng)和積蓄而出現(xiàn)的WMA焓保持為全熱函數(shù)，如果由于它們?cè)赨HA14周?chē)膸r中的泄漏而出現(xiàn)的熱損失忽略。
當(dāng)UHA14對(duì)壓力和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，UHA14被看作處于對(duì)空氣和巖石水分的調(diào)節(jié)狀態(tài)；在這種狀態(tài)下，借助空氣和水的相，UHA14可以分為兩個(gè)部分。
在由等溫區(qū)tkr包圍的所有的UHA14的容積中(其中tkr是在特定壓力下的水的沸騰溫度，在本示例中，tkr≈230-235℃)，水處于未飽和蒸氣的氣態(tài)。在等溫區(qū)tkr的容積內(nèi)，該容積占據(jù)UHA14絕大部分的容積，水和空氣系統(tǒng)處于單相的氣態(tài)，并且在該容積中，巖石處于干的過(guò)熱狀態(tài)，空氣和水蒸氣完全地(100％)置換收集蓄水層15中的水。在對(duì)空氣和巖石水分調(diào)節(jié)的UHA14容積中，空氣的水分取決于泵送到其中的空氣的水分。
當(dāng)空氣在循環(huán)Ck過(guò)程中超出等溫區(qū)tkr的邊界之后，該空氣冷卻下來(lái)，并且超出了等溫區(qū)tp的限制界限，其中空氣借助水達(dá)到飽和狀態(tài)，并且出現(xiàn)了水蒸氣的部分冷凝。在等溫區(qū)tkr和tp之間的容積中，UHA14處于兩相狀態(tài)-即水在收集蓄水層15的毛細(xì)管中保持液態(tài)，而空氣和水蒸氣處于氣態(tài)。超出了等溫區(qū)tp的限制界限至UHA14的實(shí)際邊界，該液態(tài)由形成在收集蓄水層15的毛細(xì)管中的水蒸氣冷凝液補(bǔ)充，水蒸氣冷凝液借助所謂的“水活塞”從而被推到UHA14的外周并且經(jīng)由排水孔或前部47從UHA14中排出。這些“水活塞”的一部分在循環(huán)Ct過(guò)程中返回到等溫區(qū)tkr和tp的容積中并且在其中蒸發(fā)。由于在循環(huán)Ck過(guò)程中借助“水活塞”排出的冷凝液的量大于在循環(huán)Ct過(guò)程中返回到冷凝液的量，因此在循環(huán)Ct過(guò)程中返回的空氣的水分小于在循環(huán)Ck過(guò)程中泵送的空氣的水分，這對(duì)于確保低壓渦輪機(jī)19的出口級(jí)的可靠工作是非常重要的，(消除了下落腐蝕)。
由于超出等溫區(qū)tkr的界限的巖石具有的溫度明顯高于WMA的情況(15-20℃)，在UHA14的該部分中水-氣體動(dòng)態(tài)過(guò)程非常劇烈地進(jìn)行，并且具有非常大的空氣-水置換系數(shù)。這與以下事實(shí)相關(guān)，即，超出等溫區(qū)tkr的界限的水粘度顯著地低于WMA的情況，并且在巖石毛細(xì)管中用作空氣-水逐出過(guò)程中的反作用力的水表面張力液相應(yīng)地降低。UHA14的在等溫區(qū)tkr和tp之間的容積實(shí)際上是干的，收集蓄水層15的保留的水不超過(guò)3-4％。UHA14被認(rèn)為是調(diào)節(jié)空氣和巖石水分，這是由于在循環(huán)Ct過(guò)程中出口空氣稍微比在循環(huán)Ck過(guò)程中泵送到UHA14中的空氣更干。
由于在UHA14中發(fā)生的所述過(guò)程是等焓的，因此UHA14的EC受到與積聚在UHA14中的WMA質(zhì)量流的焓的變化相關(guān)的所有因素的影響，在UHA14的示例中這些因素是從UHA14泄漏到周?chē)鷰r石中的熱能以及由于UHA14的頂覆蓋物的層(間隙)的滲透性而導(dǎo)致的經(jīng)UHA14的頂覆蓋物的WMA質(zhì)量流泄漏。研究從含水的地下收集地層的熱泄漏的目的在于，使用所述地層作為在工作溫度達(dá)到200℃的情況下的水蓄熱器。在GAES的示例中當(dāng)熱損失在24小時(shí)內(nèi)不超過(guò)在一循環(huán)中熱量泵送量的0.5％，可獲得對(duì)于所述收集地層中的溫度的調(diào)節(jié)狀態(tài)。這種有益的效果是借助隔離該收集地層的粘土層的高隔熱性而實(shí)現(xiàn)的。作為在這種蓄熱器的運(yùn)行中的負(fù)力矩，應(yīng)當(dāng)注意-熱水仍然處于與蓄水層的隔離地層的緊靠接觸；-由于在收集地層中的水移動(dòng)而導(dǎo)致熱水泄漏到周?chē)鷰r石。
為了確保UHA14的高CE并且避免熱空氣與隔離蓄水層15的粘土層的緊靠接觸，如果收集蓄水層15不超過(guò)200m的話，壓力導(dǎo)管13的進(jìn)入收集蓄水層15的入口插入到收集蓄水層15的一半厚度。在壓力導(dǎo)管13的這種布置的情況下，避免了高溫等溫區(qū)與起隔離作用的粘土層之間的直接接觸，這同時(shí)保護(hù)了這些層免受高溫的有害影響(即，可能出現(xiàn)硬化和開(kāi)裂等)。壓力導(dǎo)管13在收集蓄水層15中的這種布置是本發(fā)明的目的。在壓力導(dǎo)管13的這種布置的情況下，基本量的WMA焓積聚在等溫區(qū)tkr和tp的容積內(nèi)，其中巖石處于過(guò)熱的且實(shí)際上干燥的狀態(tài)并具有非常大的熱阻，并且等溫區(qū)之間的熱泄漏是非常小的。作為正力矩，如果UHA14被調(diào)節(jié)壓力，應(yīng)當(dāng)注意到在UHA14的隔離壁(頂、地面覆蓋物、和前部47)處實(shí)際上沒(méi)有空氣移動(dòng)。也不存在移動(dòng)的水的熱量的流出。
考慮到上述的力矩，可以確信在UHA14中真實(shí)的熱量損失明顯低于0.5％。對(duì)于因UHA14的滲透性導(dǎo)致的空氣質(zhì)量流泄漏的可能而言，在UGS的情況下可構(gòu)想到標(biāo)準(zhǔn)的氣體泄漏系數(shù)，在GAES情況下該氣體泄漏系數(shù)是在一年循環(huán)中泵送進(jìn)入U(xiǎn)GS的有效氣體量的1％，在24小時(shí)循環(huán)中其為0.003％?？紤]到上述的力矩，我們假設(shè)在連續(xù)24小時(shí)的工作循環(huán)中UHA14的EC是η14＝ηca＝99.5％當(dāng)沉積巖(沙和砂礫的混合物)的空隙率是0.4時(shí)，在UHA14中WHA平均溫度T14vid＝550K，在UHA14中的平均壓力P14vid≈3.0Mpa，并且平均空氣-水置換系數(shù)為90％，UHA14的容積在本示例中是V14≈2.083·107m3為了確保UHA14的高的EC，收集蓄水層15應(yīng)當(dāng)足夠厚。在本示例中收集蓄水層15的最小厚度大約為25-30m。
如果GAES包括多個(gè)獨(dú)立的能量模塊，這些能量模塊可具有共用的UHA14。在UHA14對(duì)于壓力、溫度和巖石水分的完全調(diào)節(jié)之后，實(shí)際上干的且適當(dāng)凈化的空氣與從壓力導(dǎo)管13的入口的工作空間輪廓46的壁上下落的沙和砂礫一起在循環(huán)Ct過(guò)程中沿壓力導(dǎo)管13輸送到渦輪機(jī)模塊17。從壓力導(dǎo)管13，WMA沿主空氣管道10經(jīng)閥12(閥11是關(guān)閉的)和空氣凈化單元16傳輸?shù)綔u輪機(jī)模塊17?？諝鈨艋瘑卧?6的最合理的實(shí)施例是重力式過(guò)濾器，其中下落的沙和砂礫可以被阻擋。
渦輪機(jī)模塊17的目的在于將WMA焓的能量逆轉(zhuǎn)換，以及借助空氣渦輪機(jī)18和19使得聚集在集熱器26中的摩擦熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，并且借助渦輪發(fā)電機(jī)21轉(zhuǎn)變成電能。
WMA壓力在渦輪機(jī)18和19之間的分配、在軸向渦輪機(jī)19中的級(jí)數(shù)、以及渦輪機(jī)噴射裝置的實(shí)施形式應(yīng)當(dāng)以這樣的方式來(lái)選擇，即，使得WMA膨脹過(guò)程的多樣指數(shù)(polytrophic index)盡可能的高，也就是說(shuō)，使得從渦輪機(jī)19排出的使用之后的WMA的溫度是最低的，在渦輪機(jī)18的入口與渦輪機(jī)19的出口之間的WMA焓的差值最大，該差值是有渦輪機(jī)18和19所提供的機(jī)械功的測(cè)量值并且基本上確定了渦輪機(jī)18和19的CE。渦輪機(jī)18和19的最近似的模擬是NPP燃?xì)鉁u輪機(jī)機(jī)組，其中氣體(He，CO2等)用作熱量載體和工作介質(zhì)。這些NPP燃?xì)鉁u輪機(jī)的所獲得的CE大約為94.5％。機(jī)械摩擦能量損失的再生系統(tǒng)的應(yīng)用使得可將渦輪機(jī)18和19的CE提高大約1.05％，并且我們假定渦輪機(jī)18和19的總EC為η18，19＝95.55％。
當(dāng)在壓縮機(jī)循環(huán)Ck的情況下，渦輪機(jī)循環(huán)Ct的CE是ηct＝η1·η10·η13·η16·η18，19·η20·η21·η22其中η1-輸入-輸出轉(zhuǎn)換器的負(fù)載的CE，＝99.92％；η10-主管路10的CE，η10＝99.94％；η13-壓力導(dǎo)管13的CE，η13＝99.94％；η16-空氣凈化單元16的CE，即，在重力塔中的熱損失，η16＝99.98％；η20-倍增器20與機(jī)械摩擦損失的再生系統(tǒng)的CE，η20＝99.985％；η21-渦輪發(fā)電機(jī)21與機(jī)械摩擦損失的再生系統(tǒng)的CE，η21＝99.90％；η22-噪音衰減器22在ΔP22＝300Mpa時(shí)的CE，η22＝99.953％；這樣，ηct＝94.232％。
主要的沒(méi)有計(jì)入的能量損失是-循環(huán)Cks和Cts的能量消耗；-自動(dòng)控制系統(tǒng)和照明的能量消耗；-集熱器26、壓縮機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)、和渦輪機(jī)模塊2和17的熱損失，摩擦損失的再生系統(tǒng)的CE。
我們估計(jì)總的沒(méi)有計(jì)入的能量損失是GAES的額定功率的1.5％。在這種情況下，沒(méi)有計(jì)入的能量損失的CE為ηnz＝98.5％。
GAES的CE形成為(等式1)HGAES＝90.963％在用于積聚大量電能(1000MW·h或更大)的化學(xué)蓄電器的現(xiàn)有發(fā)展水平上，唯一的可能性是水利蓄電發(fā)電設(shè)備(即HAPP)，其CE實(shí)現(xiàn)為65-75％，這取決于上和下蓄水的液面差。GAES作為HAPP的替代方案具有以下的優(yōu)點(diǎn)
-非常高的CE，大約高20％，這對(duì)于最大電能周轉(zhuǎn)量的經(jīng)濟(jì)性是非常重要的；-由于足夠的收集蓄水層的分布，因此形成GAES的可能性明顯大于HAPP的可能性，HAPP受到地形地貌的限制；-GAES完全符合生態(tài)地收集電能。建設(shè)HAPP水庫(kù)導(dǎo)致許多特定的環(huán)境問(wèn)題；-即使基于小型的收集蓄水層(2-3百萬(wàn)m3)，GAES構(gòu)造成具有實(shí)際上無(wú)限大的能量容量和能量模塊總功率(27GW或更大)，這是HAPP無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，HAPP的總功率受到地形地貌的限制。
作為HAPP優(yōu)于GAES的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)指出HAPP具有高度的靈活性，兩種蓄能的聯(lián)合工作是希望的，這使得HAPP作為第一時(shí)間的緊急情況(非常大的故障)下獲得的選擇方案，GALES是接下來(lái)的選擇。
有機(jī)燃料(石油和天然氣)耗盡之后，所能看到的是，對(duì)于能源的開(kāi)發(fā)是APP和太陽(yáng)能的應(yīng)用。如果使用APP發(fā)電以確保高可靠性而言是不可能的，則蓄能發(fā)電設(shè)備對(duì)于能源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)是必需的。相似的，在沒(méi)有充分開(kāi)發(fā)蓄能容量的情況下太陽(yáng)能的廣泛應(yīng)用是不可缺少。本發(fā)明的GAES對(duì)于蓄能方面的技術(shù)方案可以作出非常大的貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種具有形成在蓄水層(GAES)中的地下蓄熱器的空氣壓縮蓄熱發(fā)電站，包括具有電動(dòng)馬達(dá)(3)的空氣壓縮器(具有或不具有外部交叉或內(nèi)部冷卻)，來(lái)自于外部電能系統(tǒng)的電能借助于電動(dòng)馬達(dá)(3)轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝鈮嚎s熱量和空氣壓力潛能，來(lái)自于空氣壓縮器外部交叉或內(nèi)部冷卻的熱能積聚在蓄熱器(在外部交叉或內(nèi)部冷卻的情況中)中，或從外部交叉或內(nèi)部冷卻中排出，以及空氣壓縮熱量和空氣壓力潛能從空氣壓縮機(jī)的最終部分或空氣壓縮器的最后主體(6)轉(zhuǎn)移并積聚在自然形成在致密巖石(空腔、中空部分等)中或人造地形成在地下容器中的地下蓄熱器中，所述地下蓄熱器同時(shí)也是空氣容器、或具有渦輪發(fā)電機(jī)(21)的空氣渦輪機(jī)(具有或不具有工作介質(zhì)(空氣)外部交叉或內(nèi)部加熱)，外部交叉或內(nèi)部冷卻蓄熱器(如果使用的話)和地下蓄熱器的積聚空氣壓縮熱量和空氣壓力潛能借助于渦輪發(fā)電機(jī)(21)轉(zhuǎn)變成返回到外部電能系統(tǒng)的電能，其特征在于，為了增加能量、功率和效率系數(shù)，其裝有從空氣壓縮機(jī)的最終部分或空氣壓縮器(6)的最后主體中排出的空氣壓縮熱量和空氣壓力潛能的地下蓄熱器(14)，所述地下蓄熱器(14)被形成在豎直封閉的、多孔含水地下蓄水層(蓄水層)(15)中，其同時(shí)也是壓縮空氣容器，地下蓄熱器(14)習(xí)慣于(滿足一定工作就緒標(biāo)準(zhǔn)的條件)積聚空氣和巖石的壓力(體積)、溫度、濕氣，確保與地下蓄熱器(14)操作的一定標(biāo)準(zhǔn)相一致的所述參數(shù)的穩(wěn)定性；本權(quán)利要求所涉及的地下蓄熱器(14)共用于幾個(gè)獨(dú)立能量塊，具有形成在蓄水層(GAES)中的地下蓄熱器的空氣壓縮蓄熱發(fā)電站由所述幾個(gè)獨(dú)立能量塊構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的具有形成在蓄水層(GAES)中的地下蓄熱器的空氣壓縮蓄熱發(fā)電站，其特征在于，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，為了提高其可靠性和效率參數(shù)，具有形成在蓄水層(GAES)中的地下蓄熱器的空氣壓縮蓄熱發(fā)電站，在渦輪循環(huán)中通過(guò)加熱空氣渦輪機(jī)外部交叉或者內(nèi)部工作介質(zhì)(空氣)使得在外部交叉或者外部冷卻、內(nèi)部交叉或者外部冷卻熱量積蓄和被積蓄的熱轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿那闆r下操作的空氣壓縮器設(shè)有用于空氣壓縮器或者內(nèi)部冷卻的外部交叉的熱量的地下水蓄熱器，所述地下水蓄熱器形成在垂直封閉的、多孔含水地下收集層(蓄水層)中，利用來(lái)自于熱交換器或者地下水蓄熱器的帶熱液體(在相應(yīng)壓力下的蒸餾水、油等)使得用于加熱空氣渦輪交叉的工作介質(zhì)(空氣)在外部或者內(nèi)部冷卻系統(tǒng)中的空氣壓縮器工作介質(zhì)(空氣)的交叉冷卻熱交換器以及熱交換器或者內(nèi)部加熱系統(tǒng)被冷卻或者加熱；地下水蓄熱器對(duì)于具有形成在蓄水層(GAES)中的地下蓄熱器的空氣壓縮蓄熱發(fā)電站的幾個(gè)單獨(dú)的能量塊是公共的。
3.如權(quán)利要求1所述的具有形成在蓄水層(GAES)中的地下蓄熱器的空氣壓縮蓄熱發(fā)電站，其特征在于，為了提高具有形成在蓄水層(GAES)中的地下蓄熱器的空氣壓縮蓄熱發(fā)電站的效率系數(shù)，空氣壓縮器和空氣渦輪機(jī)塊(2和17)設(shè)有軸承和傳動(dòng)裝置摩擦熱的積蓄和再生系統(tǒng)，利用帶熱液體使得來(lái)自于所述摩擦熱積蓄在蓄熱器(26)中，利用帶熱液體使得空氣渦輪機(jī)(19)的相應(yīng)的出口段在渦輪機(jī)循環(huán)中被加熱，在空氣渦輪機(jī)(19)的所述出口段中的工作介質(zhì)(空氣)的溫度低于帶熱液體的溫度，在空氣渦輪機(jī)(19)的相應(yīng)段被加熱之前，帶熱液體-工作介質(zhì)(空氣)的熱交換器位于工作介質(zhì)(空氣)的導(dǎo)管中；蓄熱器(26)作為地下水蓄熱器形成在垂直封閉的多孔含水地下收集層(蓄水層)中；根據(jù)該權(quán)利要求，地下水蓄熱器對(duì)于具有形成在蓄水層(GAES)中的地下蓄熱器的空氣壓縮蓄熱發(fā)電站的幾個(gè)單獨(dú)的能量塊是公共的。
4.如權(quán)利要求1所述的具有形成在蓄水層(GAES)中的地下蓄熱器的空氣壓縮蓄熱發(fā)電站，其特征在于，為了確保高溫的工作介質(zhì)(空氣)輸送到地下蓄熱器(14)，收集器蓄水層(圖2)中的壓力導(dǎo)管具有確保真空在收集器蓄水層(圖2)中的壓力導(dǎo)管的殼管(31)和吹管(32)之間的空間中以及確保殼管(31)的內(nèi)表面和吹管(32)的外表面的修整(涂層和質(zhì)量)滿足熱水瓶的要求的熱水瓶形狀；收集器蓄水層(圖2)中的壓力導(dǎo)管具有形成在殼管(31)和吹管(32)之間的出口端處的溫度補(bǔ)償器(33)。
5.如權(quán)利要求1所述的具有形成在蓄水層(GAES)中的地下蓄熱器的空氣壓縮蓄熱發(fā)電站，其特征在于，為了確保垂直封閉的多孔含水地下收集層(蓄水層)(15)中的地下水蓄熱器(14)的實(shí)施例具有低孔隙率、滲透性和足夠的粘結(jié)度(粘結(jié)良好的砂石、白云石、石灰石等)，在收集器蓄水層(圖3)中的壓力導(dǎo)管具有在垂直封閉的多孔含水地下收集層(蓄水層)(15)中的具有直徑較大的中心熱水瓶類(lèi)型的壓力導(dǎo)管的軸形，其中水平溝道(37)形成有安裝在收集器蓄水層中的類(lèi)似熱水瓶的壓力導(dǎo)管的入口端處的溫度補(bǔ)償器(33)。
6.如權(quán)利要求1所述的具有形成在蓄水層(GAES)中的地下蓄熱器的空氣壓縮蓄熱發(fā)電站，其特征在于，為了確保地下蓄熱器(14)的高效率系數(shù)，在收集器蓄水層(13)中的壓力導(dǎo)管的入口端被插入到垂直封閉的多孔含水地下收集層(蓄水層)(15)的半厚度，如果其厚度不超過(guò)200米。
7.在用于如權(quán)利要求4所述的具有形成在蓄水層(GAES)中的地下蓄熱器的空氣壓縮蓄熱發(fā)電站的垂直封閉的多孔含水地下收集層(蓄水層)(15)中的收集器蓄水層(13)中的壓力導(dǎo)管的入口端的實(shí)施方法，其特征在于，為了提高收集器蓄水層(圖2)中的壓力導(dǎo)管的入口端的輸出以及避免巖(砂、砂礫等)移動(dòng)，入口端形成在被加熱的巖(等溫線T1，圖4)中的空間中并且利用泵入到其中并且引到一定量的被加熱到沸騰溫度的巖硬化劑液體中的空氣使其干燥，在最大允許的壓力和溫度下的空氣流中硬化或者燃燒后，形成多孔的粘結(jié)的巖區(qū)(45)，利用采礦技術(shù)，鉆出擴(kuò)大的空間(46)以使得空氣進(jìn)入(流出)地下蓄熱器(14)。
8.如權(quán)利要求1所述的地下蓄熱器(14)，還可用于其他技術(shù)需求，諸如用于高溫氣體的以循環(huán)操作模式的氣體存儲(chǔ)工作。
9.如權(quán)利要求4中所述的在類(lèi)似熱水瓶實(shí)施例中的收集器蓄水層中的壓力導(dǎo)管，也可用于其他技術(shù)需求，諸如將高溫氣體輸送到形成在垂直封閉的多孔含水地下收集層(蓄水層)(15)的松軟巖石(砂、沙礫等)中的高溫地下儲(chǔ)氣空間中。
10.如權(quán)利要求5中所述的收集器蓄水層(圖3)中的軸壓力導(dǎo)管，也可用于其他技術(shù)需求，諸如將高溫氣體輸送到形成在垂直封閉的多孔含水地下收集層(蓄水層)(15)的松軟巖石(砂、沙礫等)中的高溫地下儲(chǔ)氣空間中，具有低孔隙率、滲透性和足夠的粘結(jié)度(粘結(jié)良好的砂石、白云石、石灰石等)。
11.如權(quán)利要求7中所述的在松軟巖石(砂、沙礫等)中的垂直封閉的多孔含水地下收集層(蓄水層)(15)中的收集器蓄水層中的壓力導(dǎo)管的入口端的實(shí)施例，也可用于其他技術(shù)需求，諸如當(dāng)如權(quán)利要求4所述的類(lèi)似熱水瓶的收集器壓力導(dǎo)管用作在收集器蓄水層中的壓力導(dǎo)管時(shí)。
全文摘要
所涉及的高溫GAES被設(shè)計(jì)為在高功率電能系統(tǒng)中的穩(wěn)定化元件以確保這些系統(tǒng)的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)和可靠性能。它涉及蓄能設(shè)備，其中額外的電能被電驅(qū)動(dòng)壓縮器(4、6)轉(zhuǎn)變?yōu)楸环e蓄在地下蓄熱器(14)中的空氣壓縮熱量和壓力能量，并且如果需要的話，利用空氣渦輪機(jī)(18、19)和渦輪發(fā)電機(jī)(21)將其回轉(zhuǎn)為電能。所涉及的GAES(圖1)的特征在于，其高溫(至700℃)蓄熱器(14)形成在垂直封閉的多孔含水地下收集層(收集器蓄水層)(15)中，收集器蓄水層為壓縮空氣存儲(chǔ)空間同時(shí)確保與地下蓄熱器(14)的操作的預(yù)定參數(shù)一致的空氣壓力、溫度和濕度的穩(wěn)定性。提供本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，諸如用于冷卻形成在收集器蓄水層(15)中的壓縮器熱量的地下水積蓄器，摩擦熱再生系統(tǒng)，高溫類(lèi)似熱水瓶的壓力導(dǎo)管，在強(qiáng)大的入口巖中的壓力導(dǎo)管實(shí)施例的方法。GAES可形成在150－700米深的收集地層上，具有90％的效率系數(shù)以及很高的能量容量(在二十億立方米的收集器蓄水層(砂、沙礫)－207GW.h)。
文檔編號(hào)F02C7/12GK101023253SQ200580014680
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月8日
發(fā)明者埃吉爾斯·斯波爾特 申請(qǐng)人:埃吉爾斯·斯波爾特