本技術(shù)涉及壓縮空氣儲(chǔ)能電站儲(chǔ)氣庫，更具體地說它是一種適用于壓縮空氣儲(chǔ)能電站的低溫升人工硐室儲(chǔ)氣庫系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在國家“3060”雙碳目標(biāo)的背景下，太陽能、風(fēng)能等新能源發(fā)電形式的比重不斷增加，新能源發(fā)電固有的波動(dòng)性和不穩(wěn)定性容易對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響；儲(chǔ)能可以很好地起到削峰填谷的作用，是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要內(nèi)容和環(huán)節(jié)；在現(xiàn)有的儲(chǔ)能技術(shù)中，壓縮空氣儲(chǔ)能具有單機(jī)功率大、儲(chǔ)能時(shí)間長、電-電轉(zhuǎn)換效率高、廠房占地面積小、選址靈活的優(yōu)點(diǎn)，有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2、壓縮空氣儲(chǔ)能電站需要大容量的高壓儲(chǔ)氣庫用于儲(chǔ)存空氣，對(duì)于100mw級(jí)以上的的大功率壓縮空氣儲(chǔ)能電站，目前可行的大容積儲(chǔ)氣庫主要包括天然地下鹽穴和人工硐室；天然地下鹽穴建設(shè)成本較低，但受地理?xiàng)l件限制較大，儲(chǔ)存空氣壓力范圍較?。恍麻_挖硬巖層人工硐室儲(chǔ)氣庫受地理?xiàng)l件限制較小，選址較為靈活，且儲(chǔ)存空氣壓力范圍更大，適用于大容量中高溫儲(chǔ)熱壓縮空氣儲(chǔ)能電站。

3、儲(chǔ)氣庫的密封性和穩(wěn)定性是壓縮空氣儲(chǔ)能電站穩(wěn)定運(yùn)行的決定性因素；儲(chǔ)氣過程中，隨著壓縮空氣的不斷注入，人工硐室儲(chǔ)氣庫內(nèi)空氣壓力逐漸增大，儲(chǔ)存空氣的溫度隨之升高；根據(jù)計(jì)算，當(dāng)儲(chǔ)氣庫壓力由10mpa加壓增大至15mpa后，儲(chǔ)氣庫內(nèi)空氣溫升將超過30℃，受人工硐室圍巖層、混凝土襯砌層和鋼板密封層的熱膨脹系數(shù)不同影響，較高的溫升會(huì)使硐室壁面鋼板密封層發(fā)生相對(duì)較大的膨脹變形，導(dǎo)致鋼板密封層起鼓、脫落，進(jìn)而影響硐室結(jié)構(gòu)的密封性和穩(wěn)定性；此外，在人工硐室儲(chǔ)氣庫的首次注氣過程中，儲(chǔ)氣庫內(nèi)空氣壓力從大氣壓升高至最低工作壓力，壓力變化范圍更大，假定儲(chǔ)氣庫最低工作壓力為10mpa，則初次注氣結(jié)束后(連續(xù)注氣)，儲(chǔ)氣庫內(nèi)空氣溫升將在140℃以上，對(duì)儲(chǔ)氣庫密封性和穩(wěn)定性的影響更大。

4、人工硐室儲(chǔ)氣庫內(nèi)空氣溫度升高除了影響儲(chǔ)氣庫密封性和穩(wěn)定性以外，較高的空氣溫度還會(huì)造成儲(chǔ)氣庫有效儲(chǔ)氣量的降低；當(dāng)儲(chǔ)氣庫內(nèi)壓縮空氣壓力由10mpa加壓增大至15mpa后，溫度升高超過30℃，儲(chǔ)氣庫有效儲(chǔ)氣量將降低約30％；為保障壓縮空氣儲(chǔ)能電站的有效儲(chǔ)能時(shí)長，儲(chǔ)氣庫容積需增大30％才能抵消因溫度增大帶來的儲(chǔ)氣量降低值，因此儲(chǔ)氣庫的建造成本也會(huì)大大提高。

5、因此，為解決現(xiàn)有的人工硐室儲(chǔ)氣庫存在的注氣過程高溫升影響硐室密封性和穩(wěn)定性以及大幅提高人工硐室儲(chǔ)氣庫造價(jià)的問題，有必要研發(fā)一種適用于壓縮空氣儲(chǔ)能電站的低溫升人工硐室儲(chǔ)氣庫系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足之處，而提供適用于壓縮空氣儲(chǔ)能電站的低溫升人工硐室儲(chǔ)氣庫系統(tǒng)，有效降低人工硐室儲(chǔ)氣庫儲(chǔ)氣過程的溫升，提高儲(chǔ)氣庫的密封性和穩(wěn)定性，降低儲(chǔ)氣庫造價(jià)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：適用于壓縮空氣儲(chǔ)能電站的低溫升人工硐室儲(chǔ)氣庫系統(tǒng)，包括人工硐室儲(chǔ)氣庫，所述人工硐室儲(chǔ)氣庫內(nèi)有硐室，注采氣管道一端位于人工硐室儲(chǔ)氣庫外與地上工程部分連接、另一端穿過人工硐室儲(chǔ)氣庫進(jìn)入硐室內(nèi)并設(shè)置有注氣口；

3、其特征在于：還包括霧化噴淋系統(tǒng)；

4、所述霧化噴淋系統(tǒng)包括安裝在人工硐室儲(chǔ)氣庫外的冷卻塔池或水箱、安裝在注氣口上的噴淋管、位于硐室內(nèi)底部的集水坑，所述冷卻塔池或水箱底部側(cè)面通過霧化噴淋供水管與噴淋管連接，噴淋管上設(shè)置有霧化噴頭，所述冷卻塔池或水箱頂部側(cè)面通過集水坑回水管與集水坑連接。

5、在上述技術(shù)方案中，還包括強(qiáng)制換熱冷卻系統(tǒng)，所述強(qiáng)制換熱冷卻系統(tǒng)包括位于硐室內(nèi)的多組并聯(lián)運(yùn)行冷卻器，所述冷卻塔池或水箱底部側(cè)面通過冷卻水供水管與冷卻器進(jìn)水口連接，所述冷卻塔池或水箱頂部側(cè)面通過冷卻水回水管與冷卻器回水口連接。

6、在上述技術(shù)方案中，所述霧化噴淋供水管和冷卻水供水管一端通過總供水管與冷卻塔池或水箱底部側(cè)面連接，另一端穿過位于硐室外的注采氣管道、進(jìn)入注采氣管道內(nèi)、從位于硐室內(nèi)的注采氣管道穿出、伸入硐室內(nèi)；所述集水坑回水管和冷卻水回水管一端與冷卻塔池或水箱頂部側(cè)面連接，另一端穿過位于硐室外的注采氣管道、進(jìn)入注采氣管道內(nèi)、從位于硐室內(nèi)的注采氣管道穿出、伸入硐室內(nèi)。

7、在上述技術(shù)方案中，所述霧化噴淋供水管上設(shè)置有噴淋供水泵，所述集水坑回水管上設(shè)置有集水坑回水泵，所述冷卻水供水管上設(shè)置有冷卻水泵。

8、在上述技術(shù)方案中，還包括溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括溫度壓力測點(diǎn)、噴淋水流量測點(diǎn)、冷卻水流量測點(diǎn)和數(shù)據(jù)采集及控制裝置，多個(gè)所述溫度壓力測點(diǎn)沿高度方向間隔設(shè)置在硐室內(nèi)壁，所述噴淋水流量測點(diǎn)設(shè)置在噴淋供水泵出口管路上，噴淋水流量測點(diǎn)位于硐室外，所述冷卻水流量測點(diǎn)設(shè)置在冷卻水泵出口管路上，冷卻水流量測點(diǎn)位于硐室外，溫度壓力測點(diǎn)、噴淋水流量測點(diǎn)、冷卻水流量測點(diǎn)實(shí)時(shí)采集和檢測數(shù)據(jù)并上傳至數(shù)據(jù)采集及控制裝置。

9、在上述技術(shù)方案中，所述噴淋管朝向注氣口一端設(shè)置有防磨角鋼。

10、在上述技術(shù)方案中，所述硐室底部有坡度，集水坑位于硐室底部最低處，所述集水坑設(shè)置單個(gè)或多個(gè)。

11、在上述技術(shù)方案中，所述人工硐室儲(chǔ)氣庫由外向內(nèi)依次包括圍巖層、混凝土襯砌層和鋼板密封層,所述鋼板密封層合圍形成硐室。

12、在上述技術(shù)方案中，所述噴淋管采用單層或多層布置，所述噴淋管包括直徑大于注采氣管道的環(huán)形噴淋管、位于環(huán)形噴淋管內(nèi)側(cè)縱向設(shè)置多個(gè)縱向噴淋管。

13、在上述技術(shù)方案中，所述集水坑回水管位于硐室內(nèi)設(shè)置有噴淋水流量測點(diǎn)，位于硐室外設(shè)置有冷卻水流量測點(diǎn)。

14、本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

15、1)本實(shí)用新型采用冷卻水霧化噴淋和冷卻水強(qiáng)制換熱對(duì)人工硐室儲(chǔ)氣庫內(nèi)的空氣進(jìn)行降溫，可以降低儲(chǔ)氣過程中的空氣溫升，保障儲(chǔ)氣庫的密封性和穩(wěn)定性；經(jīng)計(jì)算，若8小時(shí)內(nèi)20萬m3人工硐室儲(chǔ)氣庫儲(chǔ)氣壓力由10mpa加壓至15mpa，人工硐室儲(chǔ)氣庫溫升超過30℃，當(dāng)噴淋水量為0.8t/h，冷卻水量大于1250t/h時(shí)，人工硐室儲(chǔ)氣庫溫升約為10℃。

16、2)本實(shí)用新型為低溫升人工硐室儲(chǔ)氣庫系統(tǒng)，在儲(chǔ)氣庫圍巖強(qiáng)度及鋼板密封層厚度不變的條件下，可以大幅提高人工硐室儲(chǔ)氣庫的有效儲(chǔ)氣量，降低儲(chǔ)氣庫的容積及造價(jià)。

17、3)本實(shí)用新型在噴淋管下方設(shè)置有霧化噴頭，可以將水霧化，顯著增大噴淋水與空氣的接觸面積，提高降溫效果。

18、4)本實(shí)用新型在噴淋管上方設(shè)有防磨角鋼，可以防止儲(chǔ)氣庫內(nèi)注采氣管道出口的高流速壓縮空氣對(duì)噴淋管的沖蝕和磨損，提高噴淋管的使用壽命。

19、5)本實(shí)用新型中空氣與冷卻器的換熱管外表面對(duì)流換熱，達(dá)到降低空氣溫度的目的，換熱管外設(shè)置翅片，用于增強(qiáng)傳熱效果，提高降低空氣溫度效果，還能減小冷卻器體積，提高人工硐室儲(chǔ)氣庫有效容積。

20、6)本實(shí)用新型有多個(gè)溫度壓力測點(diǎn)、噴淋水、冷卻水流量測點(diǎn)，可以對(duì)人工硐室儲(chǔ)氣庫內(nèi)的溫度和壓力值進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析，并根據(jù)儲(chǔ)氣過程的溫升速率動(dòng)態(tài)調(diào)整噴淋水量和冷卻水量，進(jìn)而控制人工硐室儲(chǔ)氣庫的溫升。

21、7)本實(shí)用新型在硐室底部設(shè)有單個(gè)或多個(gè)集水坑，霧化噴淋后未氣化的噴淋水以及儲(chǔ)氣庫降壓放氣時(shí)的冷凝水沿硐室底部坡面流動(dòng)，匯集在集水坑中，通過儲(chǔ)氣庫內(nèi)部壓力(儲(chǔ)氣庫運(yùn)行階段)或泵(儲(chǔ)氣庫檢修階段)將冷凝水輸送至地面，返回冷卻塔池或水箱，實(shí)現(xiàn)噴淋水的循環(huán)利用，并防止儲(chǔ)氣庫底部積水過多。