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

背景技術：

1、壓縮空氣儲能(compressed?air?energy?storage,caes)是一種將電能轉換為壓縮空氣并存儲起來，在需要時將其釋放出來以發(fā)電的技術，其技術的原理是利用低電價時段的電能(如夜間電力)驅動壓縮機將空氣壓縮并存儲起來；在高電價時段(如白天用電高峰)將壓縮的空氣釋放，通過膨脹機驅動發(fā)電機發(fā)電，從而實現(xiàn)電力的峰谷調節(jié)和平衡。

2、在壓縮空氣儲能系統(tǒng)中，安全性是一個重要的考量因素。系統(tǒng)運行過程中，為了防止體內部的壓力值過大，因此會對其進行釋放壓力，但是在何時釋放與在何時停止釋放，都是通過工作人員經(jīng)驗所確定，該方式對工作人員的技術要求較高。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有的基于閑置水工隧洞進行壓縮空氣儲能的及系統(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：無法確定釋放壓力與停止釋放壓力的時間。

3、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：

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

5、儲氣子系統(tǒng)，其包括洞體，與所述洞體通過安全閥連接的備用倉；

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

7、與所述儲氣子系統(tǒng)另一側連接的發(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倉、與所述第二換熱器連接的空氣膨脹機，以及與所述空氣膨脹機連接的發(fā)電機；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行壓縮空氣儲能的系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述洞體和備用倉的內部均設置多組傳感器，用于檢測洞體和備用倉內的壓力。

10、作為本發(fā)明所述基于閑置水工隧洞進行壓縮空氣儲能的系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述第一存儲倉和第二存儲倉的內部設置多組溫度傳感器，用于檢測第一存儲倉和第二存儲倉的內部溫度。

11、作為本發(fā)明所述基于閑置水工隧洞進行壓縮空氣儲能的系統(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、通過中控終端對儲氣子系統(tǒng)、空氣壓縮子系統(tǒng)、發(fā)電子系統(tǒng)與電網(wǎng)子系統(tǒng)進行控制。

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

14、在谷時用電時，電網(wǎng)子系統(tǒng)多余的電量會傳輸給電動機，通過電動機帶動壓縮機運行，完成對空氣的壓縮；

15、將壓縮的空氣傳輸?shù)蕉大w的內部進行存儲；

16、在峰時用電時，洞體將壓縮的空氣釋放；

17、釋放的空氣進入到空氣膨脹機，通過空氣膨脹機帶動發(fā)電機運行，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行壓縮空氣儲能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述洞體在存儲壓縮的空氣時，通過設置的傳感器對內部壓力進行檢測，根據(jù)監(jiān)測結果選擇是否通過安全閥將空氣傳輸?shù)絺溆脗}，具體包括以下步驟：

19、設置壓力閾值k，當檢測到壓力不大于閾值k時，則安全閥處于閉合狀態(tài)；

20、當檢測到壓力大于閾值k時，則安全閥處于開啟狀態(tài)，這時洞體內部的空氣通過安全閥進入到備用倉；

21、設置防護閾值l，當檢測到壓力小于閾值l時，則將安全閥關閉，中斷洞體向備用倉的空氣傳輸；

22、其中，防護閾值l的設置步驟為：

23、采集在谷時用電時，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)計算公式獲得防護閾值l，計算公式為，

24、l＝[α·(λ)]·φ

25、式中，l表示為防護閾值，α表示為權重值，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行壓縮空氣儲能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：通過多組傳感器獲取洞體內部的壓力值時，計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設值，當差值不大于預設值時，則將所有壓力值標記為合格，當差值大于預設值時，則計算篩分值，具體計算方式為：

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，計算公式為：

30、

31、式中，pn表示為第n個傳感器檢測到壓力值，n表示為傳感器個數(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pamax＞pamin時，則刪除最大壓力值，重新獲取新的最大壓力值；

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

34、當pamax＝pamin時，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，直到差值小于預設值。

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

37、電動機接收到電網(wǎng)子系統(tǒng)的電力，帶動壓縮機運行，空氣會進入到壓縮機中，經(jīng)過壓縮機完成對空氣的壓縮和輸出，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倉中，之后降溫后的空氣進入到洞體中；

38、其中，空氣進入到壓縮機時，會經(jīng)過壓縮機入口處的過濾機構對空氣進行過濾，過濾機構為孔徑是3～6mm的濾網(wǎng)。

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

40、洞體釋放空氣流經(jīng)管道進入到第二換熱器中，第二存儲倉向第二換熱器注入熱量，使流經(jīng)的空氣升溫，之后進入到空氣膨脹機中，通過空氣膨脹機帶動發(fā)電機運行，使發(fā)電機產(chǎn)生電量輸送到電網(wǎng)子系統(tǒng)；

41、在第二存儲倉向第二換熱器注入熱量時，獲取第二存儲倉內部的溫度，并根據(jù)判斷條件，選擇第二存儲倉出口閥門開合狀態(tài)：

42、判斷條件為：預設判斷溫度值q與最低限度w，對比第二存儲倉內部的溫度與判斷溫度值q和與最低限度w，當?shù)诙鎯}內部的溫度不小于判斷溫度值q時，則出口閥門開合狀態(tài)為半開狀態(tài)，當?shù)诙鎯}內部的溫度小于判斷溫度值q且大于最低限度w時，則出口閥門開合狀態(tài)為全開狀態(tài)，當?shù)诙鎯}內部的溫度不大于最低限度w時，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行壓縮空氣儲能的方法的一種優(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，將電流設置為最低流速，并經(jīng)過x時長之后，判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常：

45、當未出現(xiàn)異常時，則取消最低流速的設置；

46、當出現(xiàn)異常時，則對工作人員發(fā)出警報。

47、本發(fā)明有益效果為：因為備用倉的使用，可以將洞體內部多余的壓力進行及時的釋放，并且能夠實時監(jiān)測洞體內的壓力，防止壓力釋放過多而造成浪費，并且系統(tǒng)化的計算，能夠保證數(shù)值的更加精準，并不需要以往通過人工經(jīng)驗進行判斷，其次，采用第二存儲倉的使用，能夠對釋放的空氣進行加熱，并且通過對出口閥門開合狀態(tài)的調整，能夠實現(xiàn)對熱量輸送的流速進行調節(jié)，保證空氣的溫度能夠符合最優(yōu)標準。