一种基于废弃矿井的地下抽水蓄能复合压缩空气储能系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112065634A(43)申请公布日2020.12.11(21)申请号202010819407.2F02C1/05(2006.01)(22)申请日2020.08.14F04B23/02(2006.01)F04B41/02(2006.01)(71)申请人西安交通大学E21F16/02(2006.01)地址710049陕西省西安市咸宁西路28号E21F17/16(2006.01)(72)发明人王焕然陈昊张严李智搏E21F17/103(2006.01)杨珍帅贺新(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人陈翠兰(51)Int.Cl.F03B13/06(2006.01)F03B13/00(2006.01)F02B43/10(2006.01)F02B63/04(2006.01)F02G5/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种基于废弃矿井的地下抽水蓄能复合压缩空气储能系统及方法(57)摘要一种基于废弃矿井的地下抽水蓄能复合压缩空气储能系统及方法，废弃矿井包括地下回水库、水平巷道和地下采空区，水平巷道的水入口通过第一水轮机机组和地上水库的水出口连通，地上水库的水入口通过水泵机组与地下回水库的水出口连通；地下回水库的水入口通过第二水轮机机组连通水平巷道的水出口；压气机机组的气体出口通过管道连接地下采空区的气体入口。方法包括储能阶段：水泵机组将地下回水库的水输送至地上水库进行储能；压气机机组将空气压入地下采空区中形成高压空气空间，进行储能；释能阶段：地上水库中的水在重力作用下推动第一水轮机机组运转发电；在地下采空区中高压气体的作用下，水平巷道中的水通过第二水轮机机组进行发电。CN112065634ACN112065634A权利要求书1/2页1.一种基于废弃矿井的地下抽水蓄能复合压缩空气储能系统，其特征在于，包括废弃矿井、地上水库(7)、水泵机组(4)、第一水轮机机组(5)、第二水轮机机组(6)和压气机机组(8)；所述废弃矿井包括地下回水库(1)、水平巷道(2)和地下采空区(3)，所述水平巷道(2)设置在地下回水库(1)和地下采空区(3)之间；水平巷道(2)连通地下回水库(1)和地下采空区(3)；所述水平巷道(2)与地下采空区(3)之间设置有封堵墙(15)，所述封堵墙(15)上设置控制阀门；所述水平巷道(2)的水入口通过第一水轮机机组(5)和地上水库(7)的水出口连通，所述地上水库(7)的水入口通过水泵机组(4)与地下回水库(1)的水出口连通；所述地下回水库(1)的水入口通过第二水轮机机组(6)连通水平巷道(2)的水出口；所述压气机机组(8)设置在地上，压气机机组(8)的气体出口通过管道连接地下采空区(3)的气体入口。2.根据权利要求1所述的一种基于废弃矿井的地下抽水蓄能复合压缩空气储能系统，其特征在于，所述地下回水库(1)低于地下采空区(3)，水平巷道(2)中的流体通道呈倾斜设置。3.根据权利要求1所述的一种基于废弃矿井的地下抽水蓄能复合压缩空气储能系统，其特征在于，还包括设置在地面上的膨胀机组(9)，所述膨胀机组(9)的气体入口连通地下采空区(3)的气体出口。4.根据权利要求3所述的一种基于废弃矿井的地下抽水蓄能复合压缩空气储能系统，其特征在于，还包括设置在地面上的热交换器(10)和内燃机机组(11)，所述热交换器(10)的吸热侧入口连通地下采空区(3)的气体出口，热交换器(10)的吸热侧出口连通膨胀机组(9)的气体入口，内燃机机组(11)的尾气通道连通热交换器(10)的放热侧入口。5.根据权利要求1所述的一种基于废弃矿井的地下抽水蓄能复合压缩空气储能系统，其特征在于，所述水平巷道(2)通过井筒(12)与地面连通，水平巷道(2)与井筒(12)的连接部位设置有中央机房(14)，所述水泵机组(4)、第一水轮机机组(5)和第二水轮机机组(6)均设置在中央机房(14)中，通过井筒(12)设置与地面连通的管道。6.根据权利要求5所述的一种基于废弃矿井的地下抽水蓄能复合压缩空气储能系统，其特征在于，所述井筒(12)内部设置通风井(17)和检修井(16)，通风井(17)和检修井(16)均与地面连通。7.根据权利要求1所述的一种基于废弃矿井的地下抽水蓄能复合压缩空气储能系统，其特征在于，所述地下回水库(1)与水平巷道(2)之间通过回水槽(13)连通。8.一种基于废弃矿井的地下抽水蓄能复合压缩空气储能方法，其特征在于，基于权利要求1-7任意一项所述的地下抽水蓄能复合压缩空气储能系统，包括，储能阶段：通过水泵机组(4)将地下回水库(1)的水输送至地上水库(7)进行储能；通过压气机机组(8)将空气压入地下采空区(3)中形成高压空