一种大型水下压缩气体储能装置

本发明涉及水下储能，具体而言，尤其涉及一种大型水下压缩气体储能装置。

背景技术：

1、海上可再生能源是未来能源结构中不可或缺的一环，但其间歇性、随机性和低能量密度的问题突出，因此发展海洋储能技术尤为重要。水下压缩气体储能技术是海洋储能的主要技术方式之一，它具有稳定的工作特性与较高的能量效率等诸多优点。但是由于海洋环境的特殊性，水下储气罐需要不断地循环充放气，由此导致巨大的循环浮力载荷，此外，水下储气罐还遭受海流冲刷、地震等环境载荷，复杂恶劣的海洋环境使得水下储气罐在海底的有效锚固面临巨大挑战。

技术实现思路

1、根据上述提出的水下储气罐在复杂的海洋环境下受到交变浮力载荷以及海流冲刷等环境载荷，而产生可靠锚固困难的技术问题，而提出一种大型水下压缩气体储能装置。本发明所述水下压缩气体储能装置能够安全可靠地固定于海底。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种大型水下压缩气体储能装置，包括开放式刚性储气罐和复合式吸力沉箱基础；

4、所述开放式刚性储气罐顶部设置有平台，内部设置有柔性隔膜；

5、所述柔性隔膜边缘固定安装于所述平台，将所述开放式刚性储气罐内部分为位于所述柔性隔膜内部的压缩空气存储区和位于所述柔性隔膜外部的海水存储区；所述平台上设置有与所述柔性隔膜内部相连通的中心输气管道，所述中心输气管道伸入所述柔性隔膜内部且伸入至所述开放式刚性储气罐下部；所述开放式刚性储气罐下部等间距设置有四个与所述海水存储区相连通的储气罐通水口；

6、所述复合式吸力沉箱基础包括内筒和外筒；所述开放式刚性储气罐固定安装于所述外筒上方；所述内筒为底部开口的筒状结构，所述内筒内部沿轴向设置有分舱板，用于将所述内筒内部分为三个舱室；所述外筒为顶部封闭且底部开口的筒状结构，所述内筒上部位于所述外筒内部且顶部固定安装于所述外筒顶部封装面；所述外筒顶部封装面上开设有与所述外筒内部相连通的外筒测压口和外筒抽水口，且在对应至所述内筒内部三个所述舱室的位置分别开设有与相应的所述舱室相连通的一个内筒测压口和一个内筒抽水口。

7、进一步地，所述平台还设置有四个与所述柔性隔膜内部相连通的外围输气管道；所述平台下部侧壁设有凹槽，所述柔性隔膜边缘通过弹性卡箍固定安装于所述凹槽。

8、进一步地，所述内筒测压口用于在所述复合式吸力沉箱基础安装时，通过向相应的所述舱室内部伸入压力表实时监测相应的所述腔室内部压力；所述内筒抽水口用于在所述复合式吸力沉箱基础安装时，通过外接抽水设备抽吸相应的所述舱室内的海水，使得相应的所述舱室内形成负压，进而控制所述复合式吸力沉箱基础下沉安装至指定深度。

9、进一步地，所述外筒顶部封装面上开设有两个所述外筒测压口和两个外筒抽水口。

10、进一步地，所述外筒测压口用于在所述复合式吸力沉箱基础安装过程中，通过向所述外筒内部伸入压力表实时监测所述外筒内部内部压力；所述外筒抽水口用于在所述复合式吸力沉箱基础安装时，通过外接抽水设备抽吸所述外筒内的海水，使得所述外筒内形成负压，进而控制所述复合式吸力沉箱基础下沉安装至指定深度。

11、进一步地，所述外筒的筒径大于所述内筒的筒径，所述外筒的长度小于所述内筒的长度。

12、进一步地，所述开放式刚性储气罐、所述内筒和所述外筒同轴设置。

13、进一步地，所述分舱板为人字形结构。

14、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

15、1、本发明提供的大型水下压缩气体储能装置，对传统吸力沉箱基础进行了几何优化，提出了复合式吸力沉箱基础，能够提供更稳固的抗拔承载力，并且具有海水冲刷防护的功能；利用储气罐自身重力、吸力沉箱基础自身重力以及吸力沉箱基础的抗拔承载力这三部分共同作为锚固力，相比于传统的仅靠储气罐自身重力压载的水下储气罐，锚固更加可靠。

16、2、本发明提供的大型水下压缩气体储能装置，开放式刚性储气罐内部存在柔性隔膜将海水与压缩气体隔开，避免气体溶于水产生损耗；中间输气管道不仅用于输送气体，还用于支撑柔性隔膜，使其避免在工作过程中发生褶皱影响能量存储与释放；所述储能装置还具有积液清理功能，当气体达到压力露点析出水分而在柔性隔膜内积聚时，由于中间输气管道的支撑作用，积液聚集在柔性隔膜底部，利用外接微型抽水泵通过中心输气管道可及时将柔性隔膜内的积液清除掉。

17、3、本发明提供的大型水下压缩气体储能装置，利用海水巨大的热沉效应以及静水压特性，能够实现压缩气体的近等温等压压缩与膨胀，有利于提高系统储能/释能效率。

18、基于上述理由本发明可在水下储能等领域广泛应用。

技术特征：

1.一种大型水下压缩气体储能装置，其特征在于，包括开放式刚性储气罐和复合式吸力沉箱基础；

2.根据权利要求1所述的大型水下压缩气体储能装置，其特征在于，所述平台还设置有四个与所述柔性隔膜内部相连通的外围输气管道；所述平台下部侧壁设有凹槽，所述柔性隔膜边缘通过弹性卡箍固定安装于所述凹槽。

3.根据权利要求1所述的大型水下压缩气体储能装置，其特征在于，所述内筒测压口用于在所述复合式吸力沉箱基础安装时，通过向相应的所述舱室内部伸入压力表实时监测相应的所述腔室内部压力；所述内筒抽水口用于在所述复合式吸力沉箱基础安装时，通过外接抽水设备抽吸相应的所述舱室内的海水，使得相应的所述舱室内形成负压，进而控制所述复合式吸力沉箱基础下沉安装至指定深度。

4.根据权利要求1所述的大型水下压缩气体储能装置，其特征在于，所述外筒顶部封装面上开设有两个所述外筒测压口和两个外筒抽水口。

5.根据权利要求1所述的大型水下压缩气体储能装置，其特征在于，所述外筒测压口用于在所述复合式吸力沉箱基础安装过程中，通过向所述外筒内部伸入压力表实时监测所述外筒内部内部压力；所述外筒抽水口用于在所述复合式吸力沉箱基础安装时，通过外接抽水设备抽吸所述外筒内的海水，使得所述外筒内形成负压，进而控制所述复合式吸力沉箱基础下沉安装至指定深度。

6.根据权利要求1所述的大型水下压缩气体储能装置，其特征在于，所述外筒的筒径大于所述内筒的筒径，所述外筒的长度小于所述内筒的长度。

7.根据权利要求1所述的大型水下压缩气体储能装置，其特征在于，所述开放式刚性储气罐、所述内筒和所述外筒同轴设置。

8.根据权利要求1所述的大型水下压缩气体储能装置，其特征在于，所述分舱板为人字形结构。

技术总结
本发明提供一种大型水下压缩气体储能装置，包括开放式刚性储气罐和复合式吸力沉箱基础；所述开放式刚性储气罐设置有平台，内部设置有柔性隔膜；所述柔性隔膜将所述开放式刚性储气罐内部分为压缩空气存储区和海水存储区；所述平台上设置有与所述柔性隔膜内部相连通的中心输气管道，所述中心输气管道伸入所述柔性隔膜内部且伸入至所述开放式刚性储气罐下部；所述复合式吸力沉箱基础包括内筒和外筒；所述开放式刚性储气罐固定安装于所述外筒上方；所述内筒内部设置有分舱板，用于将所述内筒内部分为三个舱室。本发明解决了水下储气罐在复杂的海洋环境下因循环充放气受到交变浮力载荷以及海流冲刷等环境载荷的影响而存在可靠锚固困难的问题。

技术研发人员：王志文,王虎,熊伟,梁成玉
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13