一种利用地道贮存压缩空气的方法
技术领域
本发明涉及一种贮存压缩空气的方法，特别是涉及一种利用地道贮存压缩空气的方法。
背景技术
风力、海浪、潮汐及火力发电厂在深夜电力供应时通常会产生富余，例如，我国电力的百分之八十是火力发电，深夜时用电量会减少，而火力发电的锅炉晚上不能停止工作仍然要继续发电，因此会产生多余的电力。如果多余的电力没有使用，一方面会造成电网安全事故，另一方面会造成宝贵的能源浪费，同时也无法满足百姓生活需要，比如夏天需要大量电力开空调，但深夜由于气温下降空调用电量会减少，难免存在白天电力不够而深夜电力富余的情况。目前国家投资建设大量的落差抽水发电水库用于深夜储存多余的电力，如北京密云抽水发电水库、广州白云抽水发电水库。但修建抽水发电水库一方面需要大量的投资和移民搬迁，另一方面还需要一定的自然落差条件，比如上海由于没有山无法形成水位落差，就无法修建抽水发电水库。因此，如何有效地贮存深夜多余的电能，不仅关系到国家电网的安全，还关系到百姓生活用电和国家能源需求，具有十分重要的经济效益和社会效益。
利用压缩空气进行蓄能是一种常用的能量贮存方法，目前已有相关专利报道。中国专利局于2005.12.14公开的专利申请号为200410022747.3、发明名称为《利用废弃矿井的压缩空气蓄能发电站》的专利，公开了一种利用压缩空气贮存能量的方法，该方法虽然也达到了贮存能量的目的，但该方法存在压力不稳定的缺点，释放的能量品质差。对于能源来说，品质非常重要，如将压缩空气用于发电时，随着压缩空气的不断输出，其压力也逐渐下降，而发电机的功率是一定的，压力下降会导致所发的电的输出也不断变化，从而给电网带来安全隐患。又如本人于2008.05.09申请的专利申请号为CN200810037213.6、发明名称为《一种利用电厂深夜蒸汽蓄能的方法》的专利，在本专利中采用了利用深夜热电厂的蒸汽进行压缩空气贮存能源的方法，但该方法并没有解决如何保证所贮存的压缩空气的压力稳定性的技术难题。又如本人于2009.03.31申请的专利申请号为CN200910048571.1、发明名称为《一种利用废弃矿井储贮电能的方法》的专利申请，但该专利申请仍然没有有效地解决如何高效稳定地存储能源的技术难题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种利用地道贮存压缩空气的方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用地道贮存压缩空气的方法，包括空气压缩机和地道，所述方法是使地道里面充满水，将由具有防水隔气性能材料制成的气袋放置于地道里；所述气袋上配置有输气管，压缩空气通过输气管进入气袋里，达到储蓄压缩空气的目的，当需要使用压缩空气时，气袋里的压缩空气通过输气管输出；并在地面建立蓄水池，当向气袋里充气时，地道里的水被气袋挤出进入蓄水池里贮存，当压缩空气从地道里输出时，蓄水池里的水灌入到地道里，保持地道里的水位处于原来的水位，从而保证气袋里压缩空气的压力不变。
能源的储存非常重要，如：我国80％以上的电是依靠煤发电，但当深夜时，电能会有富余，由于煤的燃煤锅炉不能停止工作，就会导致蒸汽多余却无处贮存。目前国外有些电力公司在地面建立大型压力容器进行压缩空气贮存，但这种巨型压力容器制造成本高、投资大，特别是安全性差，非常危险。而本发明将深夜电用于带动空气压缩机，将压缩的空气贮存在地道里，当白天用电高峰时，再将压缩空气输出带动发电机发电，从而有效地利用了能源；尤其是本发明采用在地道里贮存压缩空气，成本低、投资少，安全性高。虽然现在也有利用地道贮存压缩空气的方法，但目前的方法由于水位不稳定，导致里面的压缩空气的压力不稳定，特别是当压缩空气向外输出推动压缩空气发电机发电时，随着不断地输出，压缩空气压力会不断地降低(例如，原来的压缩空气压力是100个大气压，会随着输出逐渐下降，从100个大气压降到95到90个大气压甚至更低)，由于压缩空气发电机的功率是一定的，随着压力的下降，所发出的电的功率也不断地下降，导致电的品质下降，从而使电网产生波动，产生安全隐患。而本发明，由于蓄水池与地道相连，当地道里面的水位下降进，蓄水池里的水对地道进行补充，保持地道里的水位不变，从而保持气袋里面的压缩空气的压力不变，使得电力稳定，品质高。
作为优选方案，对地道的内表面进行防水处理，防止地道里的水泄漏。由于每个地方的地理条件不同，有的地道会渗水，从而无法保证地道里面的水位稳定，本发明通过对地道的内表面进行防水处理，可有效防止水的渗漏，保持水位的稳定，从而保持气压的稳定。
作为进一步优选方案，所述防水处理是在地道内表面安装防水袋。地道内表面的防水方法有很多，但最简单有效地方法是在地道内表面安装防水袋，不仅成本低，安装方便，也便于维修。
作为优选方案，在所述地道口安装密封盖，所述密封盖上安装气袋输气管及输水管，且输气管与压缩空气、空气压缩机、压缩空气发电机相连，输水管与蓄水池相连。当空气压缩机产生的压缩空气通过输气管进入气袋后，气袋的体积会变大，从而将地道里面的水排出，排出的水通过输水管进入蓄水池。当气袋里的压缩空气输出带动压缩空气发电机发电时，蓄水池里的水会通过输水管进入到地道里，保持地道里的水压的稳定，从而保证输出的压缩空气的压力的稳定，发出的电稳定，品质高。
作为优选方案，所述气袋与地道连接固定。由于气体的比重远小于水的比重，所以会在水里上浮，将气袋与地道连接后可以防止气袋在地道里上浮。
作为优选方案，所述气袋的形状与地道形状相适配。当两者形状相同时，气袋容易安装和固定。
作为优选方案，所述气袋放置在钢丝网笼罩里，所述钢丝网笼罩的外形与与地道形状相适配。通过铁丝网笼罩更容易安装和固定气袋。
作为优选方案，所述压缩空气是由蒸汽机直接带动空气压缩机产生。目前主要是利用电带动空气压缩机对空气进行压缩，但蒸汽发电过程由于将电能的转化成机械能会损耗一部分能源，而本发明直接利用蒸汽推动压缩机，能源的利用率更高。
作为优选方案，在所述气袋上安装安全阀门，当压缩空气的压力超过预定的压力时，安全阀门自动泄压并报警，从而保证气袋的安全和使用寿命。
作为优选方案，所述地道是废弃矿井。这样可实现对废弃矿井改造利用，成本更低。
与现有技术相比，本发明具有如下显著性有益效果：
1、制造成本低：相对于利用水库的落差贮存能源，本发明的成本远低于抽水发电；
2、电力品质高：现有的压缩空气贮存技术在输出电力时，由于压力的不断降低，所发出的电力的功率不断下降，导致电力的品质低，电网不安全，而本发明由于压缩空气的气压稳定，所发的电力稳定，电力品质高；
3、不受地理条件的限制：现在的深夜发电通常是采用抽水电站，但抽水电站必须具备一定的地理条件才能修建，上、下水库必须有一定的落差才能修建，而本发明在任何地方可以修建，不受地理条件的限制。
附图说明
图1是本发明实施例中提供的一种利用地道贮存压缩空气的方法的原理结构示意图；
图示标号示意如下：1、土壤；2、地道；3、地道表面；4、气袋；5、地道输水管；6、蓄水池；7、水管阀门；8、水；9、压缩空气阀门；10、气袋固定件；11、输气管。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明技术方案做进一步详细、完整地说明。
实施例
请参阅图1所示，本实施例提供的一种利用地道贮存压缩空气的方法如下：
设有空气压缩机(未显示)和地道2，地道2可直接采用现有的废弃矿井，也可以如图1所示，直接在土壤1里挖掘地道2，并对地道表面3进行防水处理，在地道2口安装密封盖(未显示)，密封盖上安装地道输水管5；
使地道2里面充满水8，将由具有防水隔气性能材料(采用市售的具有防水隔气性能的材料即可)制成的气袋4放置于地道2的底部，气袋4可放置在钢丝网笼罩(未显示)里然后通过气袋固定件10固定在地道2里，气袋4的形状与地道2形状相同；
所述气袋4上配置输气管11，输气管11上可安装压缩空气阀门9，开启压缩空气阀门9，压缩空气即通过输气管11进入气袋4里，达到储蓄压缩空气的目的，气袋4上还可安装安全阀门(未显示)，当压缩空气的压力超过预定的压力时，安全阀门自动泄压并报警；
当需要使用压缩空气时，气袋4里的压缩空气通过输气管11输出；
在土壤1的地面上建立蓄水池6，蓄水池6与地道输水管5相连通，地道输水管5在地面的高度高于蓄水池6的高度，蓄水池6与地道输水管5之间安装水管阀门7，开启水管阀门7，地道输水管5即与蓄水池6里的水8相通；当向气袋4里充气时(开启压缩空气阀门9，将压缩空气输入到气袋4，即可向气袋4充气)，气袋4的体积变大，打开水管阀门7，地道2里的水8被体积变大的气袋4挤出并从地道输水管5进入蓄水池6里贮存；
当需要利用地道2里的压缩空气发电时，开启压缩空气阀门9，压缩空气从地道2中的气袋4里输出，输出的压缩空气即可用于推动发电机(未显示)发电，随着气袋4里的压缩空气的输出，压缩空气的压力会逐渐变小，这时蓄水池6里的水8通过地道输水管5灌入到地道2里，由于蓄水池6与地道2之间的高度差是固定的，因此可保持地道2里的水位处于原来的水位，保证了水压的稳定，水8补充了气袋4的体积的缩小，同时地道输水管5在地面的高度高于蓄水池6的高度，水8也不会从上面冒出，水压的稳定进而保证气袋4里压缩空气的压力不变，保证了气袋4输出的压缩空气的压力的稳定，进而使所发出的电力同样稳定，电的品质高。
最后需要在此指出的是：以上仅是本发明的部分优选实施例，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
