本發(fā)明涉及地下儲能，具體地指一種地下儲氣庫的排水兼溫度中和控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、壓縮空氣儲能作為大容量、高時長機械類儲能技術(shù)，能夠提供電力保供、調(diào)峰調(diào)頻、無功調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)動慣量等多重輔助服務(wù)，是電網(wǎng)側(cè)儲能的絕佳選擇，具有較為光明的發(fā)展前景。壓縮空氣儲能技術(shù)利用壓縮機將空氣壓縮至高壓狀態(tài)，并密封儲存在鹽穴、人工硐室等地下洞穴中，放電時通過壓縮空氣推動透平做功發(fā)電，是一種低成本、大容量、長時間、高效率、可靈活布置的新型電力儲能技術(shù)。

2、壓縮空氣儲能電站中的地下儲氣庫埋深通常超過100m，因此地下水是儲氣庫在施工、以及運行期必須解決的關(guān)鍵問題之一。現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用排水廊道+排水孔幕結(jié)合的排水方式，但是這種排水方式存在如下問題：

3、第一，這種排水方式雖然效果較好，但是經(jīng)濟性較差、工期較長；

4、第二，壓縮空氣儲能電站在運行過程中進行循環(huán)充、放氣，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程pv＝nrt可知，等體積條件下氣體壓力驟變會導(dǎo)致空氣溫度驟變，且溫度變化較大，進而引起地下儲氣庫的密封層及襯砌結(jié)構(gòu)的溫度變化，導(dǎo)致密封材料、襯砌在溫度荷載循環(huán)作用下發(fā)生強度下降現(xiàn)象，而排水廊道+排水孔幕結(jié)合的排水方式無法改變密封材料、襯砌的強度下降。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種地下儲氣庫的排水兼溫度中和控制系統(tǒng)，不僅能夠滿足地下硐室防滲排水的要求，降低工程造價，縮短施工工期；而且能夠控制鋼筋混凝土襯砌、密封層在運行期的溫度變化幅度，有效降低溫度荷載對襯砌結(jié)構(gòu)和密封層的強度影響。

2、為達到上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的一種地下儲氣庫的排水兼溫度中和控制系統(tǒng)，包括貼合在圍巖開挖輪廓線內(nèi)部的襯砌層，所述襯砌層內(nèi)側(cè)設(shè)置有密封層，其特別之處在于：所述襯砌層內(nèi)部分別設(shè)置有外圈排水管網(wǎng)和內(nèi)圈排水管網(wǎng)，所述外圈排水管網(wǎng)由包裹在襯砌層外層的外圈排水管組成，且靠近圍巖開挖輪廓線；所述內(nèi)圈排水管網(wǎng)由包裹在襯砌層內(nèi)層的內(nèi)圈排水管組成，且靠近密封層；

3、所述地下儲氣庫底部開鑿有進廠交通洞，所述外圈排水管和內(nèi)圈排水管入口端連通有位于進廠交通洞內(nèi)部的第一主水管，所述外圈排水管和內(nèi)圈排水管出口端連通有位于進廠交通洞內(nèi)部的第二主水管，所述第一主水管入口端分別連通有第一閥門和連通大氣的第三閥門；

4、所述進廠交通洞內(nèi)部設(shè)置有具有保溫效果的蓄水池，所述蓄水池水中設(shè)置有用于連通第一閥門入口端的第一水泵；所述第二主水管出口端連通有第二水泵，所述第二水泵出口端分別連通有第二閥門和第四閥門，且第四閥門出口端置于蓄水池水中，第二閥門出口端延伸至地面；

5、當(dāng)?shù)叵聝鈳煸谑┕て诨驒z修期時，關(guān)閉第一閥門和第四閥門，打開第三閥門和第二閥門，通過第二水泵抽排外圈排水管和/或內(nèi)圈排水管內(nèi)的滲水；

6、當(dāng)?shù)叵聝鈳煸诔錃膺^程中，關(guān)閉第三閥門和第二閥門，打開第一閥門和第四閥門，第一水泵將蓄水池內(nèi)部的儲水通過第一主水管泵送至外圈排水管和內(nèi)圈排水管入口端，泵入水流吸收襯砌層和密封層由于氣壓升高產(chǎn)生的熱量，泵入水流吸熱升溫形成升溫水，升溫水在外圈排水管和內(nèi)圈排水管出口端通過第二主水管、第二水泵和第四閥門流入蓄水池；

7、當(dāng)?shù)叵聝鈳煸诜艢膺^程中，關(guān)閉第三閥門和第二閥門，打開第一閥門和第四閥門，第一水泵將蓄水池內(nèi)充氣過程產(chǎn)生的升溫水通過第一主水管泵送至外圈排水管和內(nèi)圈排水管入口端，通過泵入水流持續(xù)向襯砌層和密封層補充熱量，升溫水散熱后形成降溫水，降溫水在外圈排水管和內(nèi)圈排水管出口端通過第二主水管、第二水泵和第四閥門流入蓄水池。

8、進一步地，所述外圈排水管和內(nèi)圈排水管均為花管，花管直徑30～50mm，花管壁厚5～8mm。

9、更進一步地，所述外圈排水管和內(nèi)圈排水管均呈螺旋網(wǎng)帶交叉布置，交叉點處形成四通構(gòu)造。

10、更進一步地，所述外圈排水管螺旋網(wǎng)帶間隔1.5～2m布置，所述內(nèi)圈排水管螺旋網(wǎng)帶間隔1.5～2m布置。

11、進一步地，所述第一主水管和第二主水管分別位于進廠交通洞的相對兩側(cè)，所述第一主水管上設(shè)置有第一溫度變送器和第一壓力變送器，所述第一溫度變送器和第一壓力變送器分別用于監(jiān)測第一主水管的水溫和水壓；

12、所述第二主水管上設(shè)置有第二溫度變送器、第二壓力變送器和流量開關(guān)，所述第二溫度變送器、第二壓力變送器和流量開關(guān)分別用于監(jiān)測第二主水管的水溫、水壓和流量；

13、通過監(jiān)測到的第一壓力變送器和第二壓力變送器的壓力值變化范圍來判斷外圈排水管和內(nèi)圈排水管是否結(jié)垢。

14、更進一步地，所述蓄水池距離地下儲氣庫30～50m位置處。

15、進一步地，所述蓄水池中還設(shè)置有第三溫度變送器、液位變送器，所述第三溫度變送器、液位變送器分別用于監(jiān)測蓄水池的水溫、水位。

16、進一步地，所述地下儲氣庫與進廠交通洞連接處設(shè)置有堵頭，所述外圈排水管和內(nèi)圈排水管入口端、以及外圈排水管和內(nèi)圈排水管出口端均位于堵頭內(nèi)部。

17、本發(fā)明的優(yōu)點在于：

18、1、本發(fā)明中的人工硐室儲氣庫在施工期未充氣時或在檢修期，硐室內(nèi)氣體壓力接近當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)大氣壓，遠低于地下水壓力，鋼筋混凝土襯砌及密封材料將承受較大的外水壓力，此時關(guān)閉第一閥門和第四閥門，打開第三閥門和第二閥門，第二水泵開始工作，將內(nèi)圈排水管、外圈排水管中的滲水全部排出至人工硐室外，從而維持人工硐室內(nèi)、外壓力平衡，保證人工硐室結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；

19、2、本發(fā)明在人工硐室儲氣庫充氣過程中，氣體壓力上升引起氣體溫度上升，從而引起密封材料及鋼筋混凝土襯砌溫度上升，此時第一水泵開始工作，將蓄水池內(nèi)的儲水通過第一主水管泵送至內(nèi)圈排水管和外圈排水管的入口端，通過泵入水流吸收人工硐室儲氣庫內(nèi)由于氣壓升高產(chǎn)生的熱量，泵入水流吸熱升溫形成升溫水，升溫水在內(nèi)圈排水管和外圈排水管的出口端通過第二主水管流入蓄水池，本發(fā)明通過第一水泵向內(nèi)圈排水管和外圈排水管泵入循環(huán)水流，將混凝土襯砌及密封材料的溫度穩(wěn)定控制在合理范圍內(nèi)，減小溫度荷載對組合襯砌結(jié)構(gòu)強度的影響；

20、3、本發(fā)明在人工硐室儲氣庫放氣過程中，氣體壓力驟降引起氣體溫度驟降，從而引起密封材料及鋼筋混凝土襯砌溫度降低，若不采取措施，硐室圍巖內(nèi)的地下水容易結(jié)冰，鋼筋混凝土襯砌、密封材料容易凍脹損壞，此時通過第一水泵將蓄水池內(nèi)放氣過程產(chǎn)生的升溫水泵送至內(nèi)圈排水管和外圈排水管的入口端，在循環(huán)流動過程中持續(xù)向鋼筋混凝土襯砌和密封材料補充熱量，升溫水散熱后形成降溫水，降溫水在內(nèi)圈排水管和外圈排水管的出口端通過第二主水管流入蓄水池，本發(fā)明通過泵入循環(huán)水流可以減少鋼筋混凝土襯砌、密封材料的溫降，將混凝土襯砌及密封材料的溫度穩(wěn)定控制在合理范圍內(nèi)，避免凍脹，減小溫度荷載對組合襯砌結(jié)構(gòu)強度的影響；

21、4、本發(fā)明相比于傳統(tǒng)排水廊道+排水孔的防滲排水方式，采用花管在鋼筋混凝土襯砌中形成內(nèi)圈排水管網(wǎng)、外圈排水管網(wǎng)兩層排水管網(wǎng)，不增加額外的巖體開挖支護，更為經(jīng)濟；

22、5、本發(fā)明所采用的施工材料均為常見建筑材料，施工工藝為常規(guī)施工工藝，且價格相對較低，具有降本增效的效果；

23、本發(fā)明地下儲氣庫的排水兼溫度中和控制系統(tǒng)，采用花管導(dǎo)水、水泵抽排，不僅能夠滿足地下硐室防滲排水的要求，降低工程造價，縮短施工工期；同時利用循環(huán)水控制鋼筋混凝土襯砌、密封層在運行期的溫度變化幅度，有效降低溫度荷載對組合襯砌結(jié)構(gòu)的強度影響。