本發(fā)明涉及壓縮二氧化碳儲(chǔ)能，具體為一種內(nèi)外壓自平衡兆帕級(jí)剛性高壓儲(chǔ)庫(kù)系統(tǒng)及建造方法。

背景技術(shù)：

1、建造關(guān)于新能源的相關(guān)儲(chǔ)能系統(tǒng)，將是未來(lái)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。目前儲(chǔ)能技術(shù)主要包括抽水蓄能，壓縮空氣儲(chǔ)能，飛輪儲(chǔ)能，電池儲(chǔ)能，液流儲(chǔ)能，超級(jí)電容等。在各種儲(chǔ)能技術(shù)中，壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)以其壽命長(zhǎng)、容量大、環(huán)境友好、布置靈活等優(yōu)點(diǎn)而受到諸多關(guān)注。

2、壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)利用電網(wǎng)低谷電或者棄風(fēng)棄光廢電來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)壓縮空氣，將富余的電能轉(zhuǎn)化成空氣勢(shì)能儲(chǔ)存到鹽穴、巖石礦洞、人工硐室或其他壓力容器等儲(chǔ)氣庫(kù)中，并采用熱水、導(dǎo)熱油或熔融鹽等儲(chǔ)熱介質(zhì)回收壓縮熱；在用電高峰期，從儲(chǔ)氣庫(kù)中釋放出的高壓空氣經(jīng)加熱升溫后通過(guò)膨脹機(jī)做功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)和釋放。壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)能夠作為分布式能源與用戶側(cè)能源交互的樞紐，具備多能聯(lián)儲(chǔ)、多能聯(lián)供特征，可以很好地解決分布式綜合能源系統(tǒng)中多能聯(lián)儲(chǔ)聯(lián)供所面臨的問(wèn)題。

3、中國(guó)專利，公開號(hào)為cn219529086u，一種露天礦坑改造壓縮空氣儲(chǔ)能電站地下儲(chǔ)氣庫(kù)結(jié)構(gòu)，此實(shí)用新型利用廢棄露天礦坑作為地下壓縮空氣儲(chǔ)能庫(kù)運(yùn)用；但是，并未詳細(xì)描述整個(gè)結(jié)構(gòu)在儲(chǔ)放氣循環(huán)的受力過(guò)程，以及系統(tǒng)儲(chǔ)能及釋能的變化過(guò)程，同時(shí)對(duì)其密封絕熱結(jié)構(gòu)并未進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而使得系統(tǒng)效率低。

4、中國(guó)專利，公開號(hào)為cn117469575a，基于地下空間的二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)及其建造方法，此發(fā)明對(duì)地下廢棄空間進(jìn)行利用，能夠?qū)⒋笠?guī)模存于地下的二氧化碳作為儲(chǔ)能介質(zhì)循環(huán)利用起來(lái)，有效解決了資源再利用后處理及地下空間資源有限的困難，但是，此發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式較為常規(guī)、高壓儲(chǔ)庫(kù)頂板為臨空面不抗拉且施工建造方法較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)目前高壓儲(chǔ)庫(kù)頂板為臨空面不抗拉且施工建造方法較為復(fù)雜的問(wèn)題，提出了一種內(nèi)外壓自平衡兆帕級(jí)剛性高壓儲(chǔ)庫(kù)系統(tǒng)及建造方法，通過(guò)地基結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)氣倉(cāng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、頂部光伏系統(tǒng)和地表儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)同作用下，形成“新能源+儲(chǔ)能”一體化系統(tǒng)，充分發(fā)揮鋼筋混凝土梁板柱墻自身承壓特點(diǎn)，通過(guò)彈性結(jié)構(gòu)自適應(yīng)平衡內(nèi)外壓差，同時(shí)施工建造方法較為簡(jiǎn)單，解決了高壓儲(chǔ)庫(kù)頂板為臨空面不抗拉且施工建造方法較為復(fù)雜的問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種內(nèi)外壓自平衡兆帕級(jí)剛性高壓儲(chǔ)庫(kù)系統(tǒng)，包括地基結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)氣倉(cāng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、頂部光伏系統(tǒng)和地表儲(chǔ)能系統(tǒng)；在所述地基結(jié)構(gòu)中，若地表為硬巖層，則地基坑中需澆入鋼筋混凝土形成擴(kuò)展筏板基礎(chǔ)，若地下為軟弱地基，則根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)軟弱地基進(jìn)行固化處理，同時(shí)需對(duì)軟弱地基采用鋼筋混凝土面板進(jìn)行護(hù)坡處理，用回填土將場(chǎng)地填平；根據(jù)儲(chǔ)氣倉(cāng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)受力計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，在儲(chǔ)氣倉(cāng)外表面均勻布置若干支撐肋板用于抵抗儲(chǔ)氣倉(cāng)不斷變化的內(nèi)壓；

3、所述儲(chǔ)氣倉(cāng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)建造于地基結(jié)構(gòu)上，預(yù)制弧形立墻通過(guò)鉚接螺栓與擴(kuò)展筏板基礎(chǔ)進(jìn)行連接，并預(yù)留承壓進(jìn)人閥門；儲(chǔ)氣倉(cāng)內(nèi)側(cè)建造若干鋼筋混凝土立柱，每個(gè)鋼筋混凝土立柱頂部設(shè)置有張拉自平衡減震裝置，張拉自平衡減震裝置上部搭載鋼筋混凝土橫梁，鋼筋混凝土橫梁上方澆筑圓形鋼筋混凝土頂板形成剛性內(nèi)外壓張拉自平衡的高壓儲(chǔ)庫(kù)結(jié)構(gòu)；

4、所述頂部光伏系統(tǒng)通過(guò)桁架結(jié)構(gòu)在儲(chǔ)氣倉(cāng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)頂部搭建頂部光伏組件，通過(guò)電能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)將光熱效應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能；

5、所述地表儲(chǔ)能系統(tǒng)包括用于容納動(dòng)力或儲(chǔ)能設(shè)備的地面恒溫絕熱地表儲(chǔ)能系統(tǒng)廠房及相關(guān)控制閥門。

6、作為優(yōu)選，所述儲(chǔ)氣倉(cāng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)壁面設(shè)置有密封絕熱層，并在儲(chǔ)氣倉(cāng)內(nèi)壁預(yù)設(shè)有傳感檢測(cè)裝置，通過(guò)通氣閥來(lái)調(diào)節(jié)儲(chǔ)氣倉(cāng)內(nèi)外壓力平衡；儲(chǔ)氣倉(cāng)通過(guò)連通管路連接碳循環(huán)裝置。

7、作為優(yōu)選，所述儲(chǔ)氣倉(cāng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)根據(jù)能量的變化過(guò)程分為儲(chǔ)能變化過(guò)程和釋能變化過(guò)程；

8、所述儲(chǔ)能變化過(guò)程包括在未運(yùn)行時(shí)，頂部光伏系統(tǒng)、鋼筋混凝土橫梁以及圓形鋼筋混凝土頂板的重量由預(yù)制弧形立墻、鋼筋混凝土立柱以及地基結(jié)構(gòu)支撐；當(dāng)儲(chǔ)氣倉(cāng)內(nèi)壓力從0.1mpa到某單位兆帕倍數(shù)壓強(qiáng)時(shí)，由于儲(chǔ)氣倉(cāng)內(nèi)壓增大，張拉自平衡減震裝置開始逐漸從受壓狀態(tài)變?yōu)槭芾瓲顟B(tài)，從而達(dá)到儲(chǔ)氣倉(cāng)內(nèi)外壓自適應(yīng)平衡狀態(tài)；當(dāng)儲(chǔ)氣倉(cāng)內(nèi)到達(dá)某單位兆帕倍數(shù)壓強(qiáng)時(shí)，此時(shí)張拉自平衡減震裝置拉力最大，并向壓縮機(jī)儲(chǔ)能做功，儲(chǔ)氣倉(cāng)內(nèi)壓緩慢減小，張拉自平衡減震裝置從受拉狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭軌籂顟B(tài)。

9、作為優(yōu)選，所述釋能變化過(guò)程包括高壓氣碳通過(guò)緩釋閥回流至儲(chǔ)氣倉(cāng)，此時(shí)倉(cāng)內(nèi)壓力從常壓0.1mpa狀態(tài)變回某單位兆帕倍數(shù)壓強(qiáng)，張拉自平衡減震裝置從受壓狀態(tài)變?yōu)槭芾瓲顟B(tài)。

10、作為優(yōu)選，所述地表儲(chǔ)能系統(tǒng)包括儲(chǔ)能變化過(guò)程和釋能變化過(guò)程；

11、其中儲(chǔ)能變化過(guò)程通過(guò)碳循環(huán)裝置充入氣態(tài)二氧化碳，將儲(chǔ)氣倉(cāng)內(nèi)的空氣通過(guò)通氣閥排出，低壓氣倉(cāng)壓力從0.1mpa到某單位兆帕倍數(shù)壓強(qiáng)，通過(guò)調(diào)節(jié)變壓閥，存儲(chǔ)的低壓氣碳由某單位兆帕倍數(shù)壓強(qiáng)減小至0.1mpa，使低壓氣碳進(jìn)入壓縮機(jī)時(shí)的壓力保持恒定的常壓狀態(tài)，二氧化碳在壓縮機(jī)作用下由低壓轉(zhuǎn)為高壓，高壓氣碳在高壓金屬罐內(nèi)15℃、6mpa恒定工況下液化成高壓液碳。

12、作為優(yōu)選，所述釋能變化過(guò)程中利用儲(chǔ)熱罐的壓縮熱將高壓液碳?xì)饣筛邏簹馓?，再通過(guò)膨脹機(jī)轉(zhuǎn)化為低壓氣碳，并通過(guò)緩釋閥將大于常壓0.1mpa的低壓氣碳逐漸平緩充入低壓儲(chǔ)氣倉(cāng)內(nèi)，直到儲(chǔ)氣倉(cāng)的壓力從常壓0.1mpa狀態(tài)增加至某單位兆帕倍數(shù)壓強(qiáng)。

13、適用于一種內(nèi)外壓自平衡兆帕級(jí)剛性高壓儲(chǔ)庫(kù)系統(tǒng)的一種內(nèi)外壓自平衡兆帕級(jí)剛性高壓儲(chǔ)庫(kù)系統(tǒng)建造方法，包括如下步驟：

14、s1、根據(jù)項(xiàng)目所在地的地質(zhì)條件制定適宜的施工方案，選擇適宜地塊并進(jìn)行地基處理；

15、s2、在儲(chǔ)氣倉(cāng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的邊墻設(shè)置預(yù)制弧形立墻，預(yù)制弧形立墻之間通過(guò)鉚接螺栓連接，將鋼筋混凝土橫梁布置在鋼筋混凝土立柱頂部；再在鋼筋混凝土橫梁上方澆筑圓形鋼筋混凝土頂板，同時(shí)在每個(gè)鋼筋混凝土立柱頂部設(shè)置張拉自平衡減震裝置；在儲(chǔ)氣倉(cāng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)壁面設(shè)置密封絕熱層，并通過(guò)連通管路連接碳循環(huán)裝置、通氣閥及傳感檢測(cè)裝置；

16、s3、根據(jù)能源規(guī)劃要求，在儲(chǔ)氣倉(cāng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上部通過(guò)桁架結(jié)構(gòu)建造頂部光伏系統(tǒng)，排布光伏組件，連通電能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)和地表儲(chǔ)能系統(tǒng)；

17、s4、在平整的地面建造恒溫絕熱的地表儲(chǔ)能系統(tǒng)廠房容納動(dòng)力或儲(chǔ)能設(shè)備，利用二氧化碳相態(tài)循環(huán)轉(zhuǎn)化，從而完成儲(chǔ)能和釋能的過(guò)程。

18、本發(fā)明的有益效果：

19、1.本發(fā)明通過(guò)地基結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)氣倉(cāng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、頂部光伏系統(tǒng)和地表儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)同作用下，形成“新能源+儲(chǔ)能”一體化系統(tǒng)，充分發(fā)揮鋼筋混凝土梁板柱墻自身承壓特點(diǎn)，通過(guò)彈性結(jié)構(gòu)自適應(yīng)平衡內(nèi)外壓差，同時(shí)施工建造方法較為簡(jiǎn)單，解決了高壓儲(chǔ)庫(kù)頂板為臨空面不抗拉且施工建造方法較為復(fù)雜的問(wèn)題。

20、2.本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較原有地面金屬罐儲(chǔ)氣及深埋式儲(chǔ)氣具有較大的優(yōu)勢(shì)，其經(jīng)濟(jì)性較好、施工建造較為簡(jiǎn)單。其中儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)張拉自平衡減震裝置與板梁柱靈活布置使其對(duì)自身能剛性自適應(yīng)平衡，同時(shí)結(jié)構(gòu)的底板和側(cè)壁由地基或側(cè)限提供反力，相對(duì)安全，其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定容易保證，頂板為臨空面，為最不利位置，本發(fā)明解決了該位置抗壓性能。此外其建造場(chǎng)景不受地形地貌影響，可靈活布置在地面上，半埋或淺埋于地下，可滿足多種氣候條件的要求。

21、3.本發(fā)明的風(fēng)能、光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)及應(yīng)用場(chǎng)景非常廣，密閉內(nèi)循環(huán)的壓縮二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)可搭配能源項(xiàng)目建設(shè)，這對(duì)“新能源+儲(chǔ)能”一體化項(xiàng)目的推廣具有很強(qiáng)的商業(yè)價(jià)值。