一种基于油气钻井的大规模井筒储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于油气钻井的大规模井筒储能系统，所述井筒储能系统外联可再生能源发电装置和外部电网，所述系统包括集中控制装置和多个储能单元；所述每个储能单元包括油气直井井筒、储能配重体、配重钢索和能量转换装置；所述储能配重体位于所述井筒内部；所述能量转换装置用于电能与储能配重体的重力势能的相互转换；所述集中控制装置通过控制每个储能单元的能量转换装置调配对应的储能单元的储能。本发明专利技术提供的储能系统具有储能水平高、简单、反应快、寿命长、受地域和气候影响小、可规模化等优点，保障了风能发电厂或者太阳能发电厂对外电网进行平稳输出。

【技术实现步骤摘要】
一种基于油气钻井的大规模井筒储能系统
本专利技术属于储能
，具体涉及一种基于油气钻井的大规模井筒储能的系统。
技术介绍
电力系统供需要求实时平衡，电力系统的这种特性要求系统的供给和需求有足够大的灵活度，能够通过不断的调节来实现双方的匹配。近些年，随着可再生能源，尤其是风力发电和光伏发电的大规模接入，系统的灵活度日益枯竭，由于电力系统调节能力不足、网络条件约束或者需求不足导致的弃风、弃光现象非常频繁，极大地制约了可再生能源的进一步发展。在这样的背景下，储能的意义逐渐凸显出来。目前主要常用的储能方式为抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、锂离子电池和全钒液流电池等。但这些方法都存在着地域、反应时间、储能规模和寿命等应用局限。随着钻井技术的发展和成本的降低，利用井筒进行配重储能成为可能。国内已有利用矿井井筒重物储能的相关研究，但是，矿井最大的缺点是井筒较浅，垂深基本都在1000m以下，储能水平较低；矿井的开发主要靠挖掘，成本高；且矿井很难做到高密度布置，矿井控制一般都是单口井进行控制，因此，矿井储能对于电力系统的调节能力有限。国内公开发表的相关文献中，已见计算机控制的井中重力系统及其在油藏注水监测方面的研究，也有供电装置、气井开采、钻井隔水管灌注阀、注水井、抽油机智能控制的相关研究，但其控制系统主要是对单口井进行控制，未实现多井协调作业。
技术实现思路
本专利技术针对电力系统灵活度日益枯竭，导致的弃风、弃光现象非常频繁，而常见储能方式存在着地域、反应时间、储能规模和使用寿命短等应用局限，以及油气井大深度钻井技术的日益成熟和成本降低的情况，提出一种应用于电力系统的简单、反应快、寿命长、受地域和气候影响小、可规模化的储能系统，保障风能发电厂或者太阳能发电厂对外电网进行平稳输出。本专利技术采用的技术手段如下：一种基于油气钻井的大规模井筒储能的系统，所述井筒储能系统外联可再生能源发电装置和外部电网，所述系统包括集中控制装置和N个储能单元，其中，N≥1，N取整数；所述每个储能单元包括油气直井井筒、储能配重体、配重钢索和能量转换装置；所述储能配重体位于所述井筒内部；所述能量转换装置安装于所述井筒的上部，用于电能与储能配重体的重力势能的相互转换；所述能量转换装置包括电机、发电机和井口支架，所述电机和发电机设于井口位置；所述井口支架通过配重钢索与储能配重体相连接；所述集中控制装置通过控制每个储能单元的能量转换装置调配对应的储能单元的储能。进一步地，所述每个储能单元还包括防冲撞底座；所述防冲撞底座可拆卸安装于所述井筒的底部；所述防冲撞底座的材质为弹性材料。进一步地，所述油气直井井筒为原油天然气直井的井筒或废弃油气直井的井筒。进一步地，所述废弃油气直井的井筒的内壁采用水泥进行封堵。进一步地，所述储能配重体由M节配重圆柱体可拆卸首尾相接组成；219≤M≤912，M取整数；所述圆柱体材质为碳钢或合金钢；所述圆柱体的长度为5.486-6.706m或8.230-9.144m或11.582-13.716m。进一步地，首节所述圆柱体的顶端设有连接机构，用于连接所述配重钢索；所述每节圆柱体的侧面安装有防撞条；所述最底层一节圆柱体的底部安装有防撞底盘。进一步地，所述配重钢索为圆股钢丝绳或压实股钢丝绳。进一步地，所述油气直井井筒为二开井或者三开井，所述井筒于井底的直径为298.45～339.73mm,所述井筒垂深为3000～5000m。较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、油气井最深可达到10000m，本专利技术采用的能用于储能的油气井较为经济的可以到3000-5000m，可通过增加储能配重体的重量提高储能水平，解决了矿井井筒浅，储能水平低的问题。2、本申请所用的油气井采用大型机械钻机进行施工，效率高，成本低；且油气井可以进行高密度布置，采用油气井储能可以协调众多储能井作业，大大提高了对电力系统的调节能力。3、本专利技术采用油气井钻技术钻取大深度井或者利用废弃油气井筒，通过内设的储能配重体在井筒中的上下运动实现储能和放能，并在井筒上方设置能量转换装置完成电能和配重的重力势能的转换，具有以下优点：反应时间短，可以快速进行势能和电能的转换；受外界气候影响因素小；地域因素影响因素小，不受地标因素影响；储能设施简单，寿命长；可进行大规模储能领域，配置灵活；随着规模的增大，成本降低；相对于矿井井筒储能，油气井因其更深，单位储能成本更低。4、本专利技术通过协调众多储能井作业，调配各个井筒配重上升和下降顺序高度精准完成风力发电和太阳能发电等装置对外网进行平稳输出。5、本专利技术所用的储能配重体由多节配重圆柱体组合而成，通过配重分节逐节连接下放到井中，使用灵活。基于上述理由本专利技术可在储能等领域广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术基于油气钻井的大规模井筒储能系统简图。图中：1、可再生能源发电装置；2、能量转换装置；3、外部电网；4、储能配重体；5、油气直井井筒；6、配重钢索；7、地下地层；8、集中控制装置。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于油气钻井的大规模井筒储能系统，其特征在于，所述井筒储能系统外联可再生能源发电装置和外部电网，所述系统包括集中控制装置和N个储能单元，其中，N≥1，N取整数；/n所述每个储能单元包括油气直井井筒、储能配重体、配重钢索和能量转换装置；/n所述储能配重体位于所述井筒内部；/n所述能量转换装置安装于所述井筒的上部，用于电能与储能配重体的重力势能的相互转换；所述能量转换装置包括电机、发电机和井口支架，所述电机和发电机设于井口位置；所述井口支架通过配重钢索与储能配重体相连接；/n所述集中控制装置通过控制每个储能单元的能量转换装置调配对应的储能单元的储能。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于油气钻井的大规模井筒储能系统，其特征在于，所述井筒储能系统外联可再生能源发电装置和外部电网，所述系统包括集中控制装置和N个储能单元，其中，N≥1，N取整数；
所述每个储能单元包括油气直井井筒、储能配重体、配重钢索和能量转换装置；
所述储能配重体位于所述井筒内部；
所述能量转换装置安装于所述井筒的上部，用于电能与储能配重体的重力势能的相互转换；所述能量转换装置包括电机、发电机和井口支架，所述电机和发电机设于井口位置；所述井口支架通过配重钢索与储能配重体相连接；
所述集中控制装置通过控制每个储能单元的能量转换装置调配对应的储能单元的储能。


2.根据权利要求1所述的大规模井筒储能系统，其特征在于：所述每个储能单元还包括防冲撞底座；所述防冲撞底座可拆卸安装于所述井筒的底部；所述防冲撞底座的材质为弹性材料。


3.根据权利要求1所述的大规模井筒储能系统，其特征在于：所述油气直井井筒为原油天然气直井的井筒或废弃油气直井的井筒。


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【专利技术属性】
技术研发人员：崔亚军，张莉，赵小航，王吉峰，许丹，王俊，何晓昶，周超强，李建，张锦威，
申请(专利权)人：中国石油集团东北炼化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21