[发明专利]一种压缩空气储能盐穴恒温系统

说明书

本发明公开一种压缩空气储能盐穴恒温系统，该系统用于压缩空气储能地下盐穴或洞穴系统中，包含盐穴热管恒温单元和盐穴蠕变监测单元。本发明利用热管恒温技术解决了压缩空气储能在充气和排气过程中因气体热力学性能产生的盐穴热应力，而引起的盐穴结构蠕变性破坏的技术难题，为盐穴及矿洞储能提供了恒温工作环境，提高了盐穴及矿洞的安全性，延长了盐穴使用寿命。此外，本发明技术新颖，制造容易，实用性强，有很好的经济效益和推广价值。

技术领域

本发明涉及压缩空气储能技术领域，具体为一种压缩空气储能盐穴恒温系统。

背景技术

随着太阳能、风能装机规模飞速发展，受太阳能和风能等清洁能源不稳定性和随机性影响，电网对大规模储能的需求越来越大，要求也越来越高。国家电网专家认为“抽水蓄能、压缩空气储能和电池储能是大规模发展储能技术的首选”。压缩空气储能作为一种可以实现大容量和长时间电能存储的储能系统，将低谷、风能、太阳能等不容易储藏的电力用于压缩空气储能系统，将压缩后的高压空气密封在储气设备中，在需要时给释放转化为电能。压缩空气储能具有装机容量大、站址布局灵活、建设周期短、环境友好、具有交流同步发电机特性等优势，是可以与抽水蓄能相媲美的新型储能技术。在我国广泛不具备设备抽水蓄能电站自然条件的一些地区，及远离消费中心的大型风电场和太阳能发电厂，压缩空气储能优势尤为突出。在新型电力系统中，压缩空气储能电站扮演调峰、调频、提供转动惯量和旋转备用的重要角色。

目前我国压缩空气储能正处于高速发展阶段，盐穴或矿洞压缩空气储能是其中一种方式。盐穴或矿洞作为其储能的基础条件，洞穴结构的稳定性和生命期的长短直接制约了压缩空气储能系统运行的稳定性和可靠性。试验数据显示：储能充气过程中，盐穴内空气的平均温度由29.3℃逐渐升高至54.2℃，单位时间的平均温升为24.9℃；充气过程结束后，盐穴内空气的平均温度高于盐穴储气库壁面处围岩层的温度平均温度23℃，由于盐穴储气库壁面存在对流换热，稳定后盐穴内平均温度为32.5℃；储能发电过程中，盐穴内空气的平均温度由32.5℃逐渐降低至27.8℃，单位时间的平均降温为4.7℃；发电过程结束后，盐穴内空气的平均温度低于盐穴储气库壁面处盐岩层的温度，此后，盐穴内空气的平均温度逐渐升高至29.3℃。压缩空气储能在充、放、储过程中，盐穴内空气的温度变化幅度为24.9℃，盐穴内温度频繁波动引起盐穴腔体结构的热应力变化，引起盐穴出现裂纹，承压能力下降，漏气率增加，更甚者导致盐穴的坍塌。因此，控制盐穴内温度是提高压缩空气储能系统安全稳定运行的关键措施。

发明内容

本发明的目的是为解决盐穴内温度频繁波动引起洞穴腔体结构的热应力变化这一难题，而提供一种盐穴恒温系统。为此，本发明采用以下技术方案：

一种压缩空气储能盐穴恒温系统，所述盐穴内部包括洞颈和盐穴腔体，其特征在于所述盐穴恒温系统包括盐穴热管恒温单元和盐穴蠕变监测单元；所述盐穴热管恒温单元采用盐穴热管组，盐穴中设置传热介质，盐穴热管一部分斜插入盐穴内部不规则围岩中，一部分暴露在围岩之外的盐穴中，平衡盐穴围岩与盐穴腔体、洞颈空气的温差，在盐穴洞颈围岩的盐穴热管布置密度大于在盐穴腔体围岩的布置密度；所述盐穴热管恒温单元采用的盐穴热管既作为传热单元，亦作为盐穴围岩稳定加固结构；所述盐穴热管恒温单元采用的盐穴热管围岩侧设有与盐穴蠕变监测单元连锁的热管传热介质流量调节结构；所述流量调节结构采用热敏感应材料调节换热介质流通面积；所述盐穴热管内设有多组微型开式毛细热管，微型毛细热管加强端部换热效果并给末端换热介质增加循环动力；所述盐穴热管恒温单元采用的盐穴热管采用非线性布局；所述盐穴蠕变测量单元采用区块化检测手段，检测围岩的温度梯度和微变形量。

在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案或对这些进一步的技术方案组合使用：

盐穴热管传热介质优选采用五氟丙烷和氯丙烷组成的恒沸混合物。其中恒沸混合物中的五氟丙烷和氯丙烷体积分数比优选为86：14，可迅速平衡盐穴和围岩之间的温差，将盐穴调控至恒温环境。

所述盐穴热管恒温单元采用的盐穴热管可应用于各类不同盐穴的腐蚀性复杂环境。