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专利号: 2023100013123
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多洞室组合的废弃矿井压缩空气储能方法,采用一种多洞室组合的废弃矿井压缩空气储能系统,一种多洞室组合的废弃矿井压缩空气储能系统包括废弃矿井巷道空间、连通地面与废弃矿井巷道空间的进气井(3)、连通地面与废弃矿井巷道空间的出气井(4)、压缩空气储能电站(10)、多个柔性储气袋(5)和高压输气管道(7);

所述压缩空气储能电站(10)安装在地面上,且靠近进气井(3)和出气井(4);压缩空气储能电站(10)中设置有空气压缩机和透平发电机;

多个柔性储气袋(5)沿长度方向依次布置于废弃矿井巷道空间中,并将废弃矿井巷道空间分隔成多个巷道洞室(1)和多个柔性储气袋安装空间相交错的组合储气空间;

所述高压输气管道(7)安装在巷道内,其包括在巷道内延伸的横向延伸段、分别在进气井(3)和出气井(4)内延伸的两个竖向延伸段,且所述横向延伸段依次贯穿过多个柔性储气袋(5),并与柔性储气袋(5)之间密封连接,横向延伸段的长度方向依次设置有多个管道出口(8),多个管道出口(8)分别位于多个柔性储气袋(5)的内部和多个巷道洞室(1)的内部,且每个管道出口(8)处均安装有电磁阀门(9);位于进气井(3)中竖向延伸段的两端分别与横向延伸段和空气压缩机连接,位于出气井(4)中竖向延伸段的两端分别与横向延伸段和透平发电机连接;

每个柔性储气袋(5)上均连接有压力检测装置A,所述压力检测装置A用于实时检测柔性储气袋(5)内的压力信号,每个巷道洞室(1)内均设置有压力检测装置B,所述压力检测装置B用于实时检测巷道洞室(1)内的压力信号;

还包括控制系统,所述控制系统的输入端分别与压力检测装置A和压力检测装置B连接,其输出端分别与电磁阀门(9)、空气压缩机和透平发电机连接;

其特征在于,具体包括以下步骤;

步骤一:准备工作;

选择符合储气条件的废弃矿井,划分并确定作为储气空间的巷道洞室(1)的位置与柔性储气袋安装位置(2);

步骤二:改造储气空间;

根据划分好的柔性储气袋安装位置(2),在废弃矿井巷道内安装柔性储气袋(5),利用柔性储气袋(5)将巷道进行空间分割,形成多个巷道洞室(1)与多个柔性储气袋(5)相交错的多洞室组合储气空间;

步骤三:搭建压缩空气储能系统;

在地面建设压缩空气储能电站(10),其中,压缩空气储能电站(10)中设置有空气压缩机和透平发电机;

通过进气井(3)、出气井(4)在巷道内安装高压输气管道(7),并建立高压输气管道(7)与压缩空气储能电站(10)之间的连接,其中,高压输气管道(7)具有在巷道内延伸的横向延伸段、分别在进气井(3)和出气井(4)内延伸的竖向延伸段,且高压输气管道(7)的横向延伸段依次贯穿过多个柔性储气袋(5),并沿其长度方向上设置有多个管道出口(8),且每个管道出口(8)处均安装电磁阀门(9);同时,利用多个管道出口(8)分别建立高压输气管道(7)与各个巷道洞室(1)和各个柔性储气袋(5)之间的连通通道;

步骤四:柔性储气袋充气与巷道封堵;

S41:关闭高压输气管道(7)在各个巷道洞室(1)内的电磁阀门(9),并打开高压输气管道(7)在各个柔性储气袋(5)内的电磁阀门(9);

S42:利用富余风电和富余光电驱动空气压缩机工作,通过进气井(3)内的高压输气管道(7)向各个柔性储气袋(5)内充入压缩空气(11),直至柔性储气袋(5)体积充分膨胀,且柔性储气袋(5)内的空气达到设定压力,同时,确保柔性储气袋(5)外侧与巷道壁面(6)充分贴合,确保柔性储气袋(5)内侧与高压输气管道(7)充分贴合,然后执行步骤五;

步骤五:巷道洞室储气;

S51:关闭高压输气管道(7)在各个柔性储气袋(5)内的电磁阀门(9),并打开高压输气管道(7)在各个巷道洞室(1)内的电磁阀门(9);

S52:利用富余风电与富余光电向各个巷道洞室(1)内充入压缩空气(11),待巷道洞室(1)内的空气达到设定压力时,关闭高压输气管道(7)在各个巷道洞室(1)内的电磁阀门(9),以通过膨胀后的多个柔性储气袋(5)和充气后的多个巷道洞室(1)共同进行储气作业;

步骤六:压缩空气发电;

S61:在用电高峰期时,首先保持高压输气管道(7)在各个柔性储气袋(5)内电磁阀门(9)的关闭状态,并打开高压输气管道(7)在各个巷道洞室(1)内的电磁阀门(9),释放巷道洞室(1)内的压缩空气(11),并使压缩空气(11)通过出气井(4)内的高压输气管道(7)进入压缩空气储能电站(10),驱动压缩空气储能电站(10)内的透平发电机进行发电,待各个巷道洞室(1)内的压缩空气(11)释放完毕后执行S62;

S62:先关闭高压输气管道(7)在各个巷道洞室(1)内的电磁阀门(9),再打开高压输气管道(7)在各个柔性储气袋(5)内的电磁阀门(9),释放柔性储气袋(5)内压缩空气(11),利用储存在各个柔性储气袋(5)内压缩空气(11)继续进行发电,待各个柔性储气袋(5)内的压缩空气(11)释放完毕后执行步骤七;

步骤七:压缩空气的循环充放作业;

重复步骤四至步骤六,反复进行废弃矿井压缩空气的循环充放作业。

2.根据权利要求1所述的一种多洞室组合的废弃矿井压缩空气储能方法,其特征在于,

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在步骤一中,所述废弃矿井的可利用储气空间在3×10m以上。

3.根据权利要求2所述的一种多洞室组合的废弃矿井压缩空气储能方法,其特征在于,在步骤二中,所述柔性储气袋(5)的储气压力不低于10MPa。

4.根据权利要求3所述的一种多洞室组合的废弃矿井压缩空气储能方法,其特征在于,在步骤五中,巷道洞室(1)内空气的设定压力较柔性储气袋(5)内空气的设定压力低2~

3MPa。