【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压缩空气储能，具体涉及一种压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统。
技术介绍
1、压缩空气储能技术作为一种高效的能源存储方式，近年来在地下硐室环境中得到了广泛应用。该技术通过在地下硐室内压缩空气储存能量，并在需要时释放压缩空气以驱动发电机产生电力。然而，在实际操作过程中，地下硐室的压缩空气储能系统面临着几个关键技术难题。
2、首先，在地下硐室充气过程中，由于气体压缩产生的热量，硐室内温度会迅速上升。温度的升高导致气体分子的热运动加剧，进而使得能够充入硐室的气体的物质的量减小，即减少了实际的充气量。相应地，在放气过程中，随着气体温度的迅速下降，气体分子运动变慢，当内外压力平衡后，遗留在硐室内部的气体的物质的量增加，从而降低了放气量。这种充放气过程中的温度变化，实际上减少了系统的储能效率，影响了其整体性能。
3、其次，温度的快速上升和快速下降不仅对储能效率产生负面影响，还可能导致地下硐室的混凝土衬砌发生周期性的膨胀和收缩。这种周期性的应力变化增加了混凝土衬砌开裂的风险，对硐室的结构稳定性和安全性构成了潜在威胁。
4、此外，现有技术中还存在两个显著的问题。一是无法有效回收和利用充气过程中温度升高所形成的余热以及放气过程中温度降低所形成的余冷。这些未被利用的能量不仅造成了能量的浪费，还增加了系统的热负荷和冷负荷，进一步影响了系统的整体能效。二是充放气过程中硐室内部温度分布不均匀，很容易出现局部温度过高情况，从而对硐室的结构稳定性造成不利影响。
技术实现思路b>
1、本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，解决现有技术中存在的储能效率低、结构稳定性差以及能量浪费等问题。
2、为达到上述技术目的，本专利技术采取了以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，包括：
4、硐室结构，所述硐室结构内具有一密闭的储气腔，所述硐室结构上开设有与所述储气腔连通的进出气口；
5、充放气机构，所述充放气机构包括气管，所述气管的一端穿过所述出气口后伸入所述储气腔内，所述气管沿所述储气腔的中轴线延伸，所述气管的侧壁上沿长度方向均匀开设有若干气口；
6、换热机构，所述换热机构包括储液罐及换热组件，所述储液罐内容纳有导热液，所述换热组件用于实现储液罐内导热液与储气腔内气体之间的热量交换；以及，
7、能量回用机构，所述能量回用机构用于实现储液罐内导热液与外部供热侧或供冷侧之间的能量交换。
8、在一些实施例中，所述硐室结构包括混凝土衬砌及两个堵块，所述混凝土衬砌为两端开口的圆筒形，两个所述堵块分别固定于所述混凝土衬砌的两端以封堵所述混凝土衬砌的两端开口，所述进出气口开设于一个所述堵块的中心。
9、在一些实施例中，所述硐室结构还包括密封层，所述密封层敷设于所述混凝土衬砌的内壁。
10、在一些实施例中，所述换热组件包括内换热器、第一外换热管、压缩机、四通阀及毛细管，所述内换热器设置于所述储气腔内，所述第一外换热管浸于所述储液罐内的导热液内，所述四通阀的第一接口与所述压缩机的出口连通，所述四通阀的第二接口与所述内换热器的一端连通，所述四通阀的第三接口与所述压缩机的进口连通，所述四通阀的第四接口与所述第一外换热管的一端连通，所述四通阀可切换至第一状态或第二状态，当所述四通阀位于第一状态时，所述第一接口与所述第四接口连通，所述第二接口与所述第三接口连通，当所述四通阀位于第二状态时，所述第一接口与所述第二接口连通，所述第三接口与所述第四接口连通，所述毛细管的一端与所述内换热器的另一端连通，所述毛细管的另一端与所述第一外换热管的另一端连通。
11、在一些实施例中，一个所述堵块上还开设有两个与所述储气腔连通的换热孔，所述内换热器包括内换热管、第一插管及第二插管，所述内换热管内置于所述储气腔内并围绕于所述气管设置，所述第一插管及所述第二插管分别固定插设于两个所述换热孔，所述第一插管的一端与所述第二接口连通，所述第一插管的另一端与所述内换热管的一端连通，所述内换热管的另一端与所述第二插管的一端连通，所述第二插管的另一端与所述毛细管的一端连通。
12、在一些实施例中，所述内换热管的外壁上还均匀形成有若干翅片，所述翅片位于对应的所述气口的外部。
13、在一些实施例中，所述储液罐内还设置有第一温度传感器。
14、在一些实施例中，所述能量回用机构包括第二外换热管、循环泵、第一进液阀、第一出液阀、第二进液阀、第二出液阀及回流管，所述第二外换热管浸于所述储液罐内的导热液内，所述循环泵的进口与所述第二外换热管的一端连通，所述第一进液阀的一端与所述循环泵的出口连通，所述第一进液阀的另一端与所述供热侧的一端连通，所述供热侧的另一端与所述第一出液阀的一端连通，所述第一出液阀的另一端与所述回流管的一端连通，所述第二进液阀的一端与所述循环泵的出口连通，所述第二进液阀的另一端与所述供冷侧的一端连通，所述供冷侧的另一端与所述第二出液阀的一端连通，所述第二出液阀的另一端与所述回流管的一端连通，所述回流管的另一端与所述第二外换热管的另一端连通。
15、在一些实施例中，所述能量回用机构还包括抽液管及第二温度传感器，所述抽液管的一端与所述第二外换热管的一端连通，所述抽液管的另一端与所述循环泵的进口连通，所述第二温度传感器用于检测所述抽液管内的液体的温度。
16、在一些实施例中，所述储液罐的一端开设有循环出口，所述储液罐的另一端开设有循环进口，所述换热机构还包括流动组件，所述流动组件包括驱动泵，所述驱动泵的进口与所述循环出口连通，所述驱动泵的出口与所述循环进口连通。
17、与现有技术相比，本专利技术提供的压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统的有益效果是：通过气管的均匀布气设计，确保了充放气过程的均匀性，降低了局部温差导致的混凝土衬砌开裂风险，提高了地下硐室结构稳定性。换热机构和能量回用机构的协同工作，使得充气过程中产生的余热和放气过程中产生的余冷得以有效回收和利用，这样一方面减少了能量的浪费，提高了系统的整体能效，另一方面也可以通过回收并利用余热，能够在充气过程中适度降低气体温度，进而提升充气量；相应地，在放气过程中，回收并利用余冷则有助于提升气体温度，从而增加放气量。增强了硐室的储能潜力，并且，通过精细调控储气腔内气体的温度，本专利技术还可以减小混凝土衬砌所承受的温差变化幅度，这进一步巩固了其结构稳定性，延长了使用寿命。
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1.一种压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，所述硐室结构包括混凝土衬砌及两个堵块，所述混凝土衬砌为两端开口的圆筒形，两个所述堵块分别固定于所述混凝土衬砌的两端以封堵所述混凝土衬砌的两端开口，所述进出气口开设于一个所述堵块的中心。
3.根据权利要求2所述的压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，所述硐室结构还包括密封层，所述密封层敷设于所述混凝土衬砌的内壁。
4.根据权利要求2所述的压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，所述换热组件包括内换热器、第一外换热管、压缩机、四通阀及毛细管，所述内换热器设置于所述储气腔内，所述第一外换热管浸于所述储液罐内的导热液内，所述四通阀的第一接口与所述压缩机的出口连通，所述四通阀的第二接口与所述内换热器的一端连通，所述四通阀的第三接口与所述压缩机的进口连通，所述四通阀的第四接口与所述第一外换热管的一端连通，所述四通阀可切换至第一状态或第二状态，当所述四通阀位于第一状态时，所述第一接口与所述第
5.根据权利要求4所述的压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，一个所述堵块上还开设有两个与所述储气腔连通的换热孔，所述内换热器包括内换热管、第一插管及第二插管，所述内换热管内置于所述储气腔内并围绕于所述气管设置，所述第一插管及所述第二插管分别固定插设于两个所述换热孔，所述第一插管的一端与所述第二接口连通，所述第一插管的另一端与所述内换热管的一端连通，所述内换热管的另一端与所述第二插管的一端连通，所述第二插管的另一端与所述毛细管的一端连通。
6.根据权利要求5所述的压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，所述内换热管的外壁上还均匀形成有若干翅片，所述翅片位于对应的所述气口的外部。
7.根据权利要求4所述的压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，所述储液罐内还设置有第一温度传感器。
8.根据权利要求1所述的压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，所述能量回用机构包括第二外换热管、循环泵、第一进液阀、第一出液阀、第二进液阀、第二出液阀及回流管，所述第二外换热管浸于所述储液罐内的导热液内，所述循环泵的进口与所述第二外换热管的一端连通，所述第一进液阀的一端与所述循环泵的出口连通，所述第一进液阀的另一端与所述供热侧的一端连通，所述供热侧的另一端与所述第一出液阀的一端连通，所述第一出液阀的另一端与所述回流管的一端连通，所述第二进液阀的一端与所述循环泵的出口连通，所述第二进液阀的另一端与所述供冷侧的一端连通，所述供冷侧的另一端与所述第二出液阀的一端连通，所述第二出液阀的另一端与所述回流管的一端连通，所述回流管的另一端与所述第二外换热管的另一端连通。
9.根据权利要求8所述的压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，所述能量回用机构还包括抽液管及第二温度传感器，所述抽液管的一端与所述第二外换热管的一端连通，所述抽液管的另一端与所述循环泵的进口连通，所述第二温度传感器用于检测所述抽液管内的液体的温度。
10.根据权利要求1所述的压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，所述储液罐的一端开设有循环出口，所述储液罐的另一端开设有循环进口，所述换热机构还包括流动组件，所述流动组件包括驱动泵，所述驱动泵的进口与所述循环出口连通，所述驱动泵的出口与所述循环进口连通。
...【技术特征摘要】
1.一种压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，所述硐室结构包括混凝土衬砌及两个堵块，所述混凝土衬砌为两端开口的圆筒形，两个所述堵块分别固定于所述混凝土衬砌的两端以封堵所述混凝土衬砌的两端开口，所述进出气口开设于一个所述堵块的中心。
3.根据权利要求2所述的压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，所述硐室结构还包括密封层，所述密封层敷设于所述混凝土衬砌的内壁。
4.根据权利要求2所述的压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，所述换热组件包括内换热器、第一外换热管、压缩机、四通阀及毛细管，所述内换热器设置于所述储气腔内，所述第一外换热管浸于所述储液罐内的导热液内，所述四通阀的第一接口与所述压缩机的出口连通，所述四通阀的第二接口与所述内换热器的一端连通，所述四通阀的第三接口与所述压缩机的进口连通，所述四通阀的第四接口与所述第一外换热管的一端连通，所述四通阀可切换至第一状态或第二状态，当所述四通阀位于第一状态时，所述第一接口与所述第四接口连通，所述第二接口与所述第三接口连通，当所述四通阀位于第二状态时，所述第一接口与所述第二接口连通，所述第三接口与所述第四接口连通，所述毛细管的一端与所述内换热器的另一端连通，所述毛细管的另一端与所述第一外换热管的另一端连通。
5.根据权利要求4所述的压缩空气储能地下硐室余热及余冷利用系统，其特征在于，一个所述堵块上还开设有两个与所述储气腔连通的换热孔，所述内换热器包括内换热管、第一插管及第二插管，所述内换热管内置于所述储气腔内并围绕于所述气管设置，所述第一插管及所述第二插管分别固定插设于两个所述换热孔，所述第一插管的一端与所述第二接口连通，所述第一插管的另一端与所述内换热管的一端连通，所述内换热管的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓，张桂民，施锡林，李银平，马洪岭，孙文卿，朱泽凡，赵阿虎，刘俣轩，朱施杰，杨昆，白炜政，田昊，黄涯帅，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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