地下含水层储能

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地下含水层储能的回风冷却(加热)空调系统[发明专利]

地下含水层储能的回风冷却(加热)空调系统[发明专利]

专利名称:地下含水层储能的回风冷却(加热)空调系统专利类型:发明专利

发明人:赵新颖,马捷

申请号:CN03151298.4

申请日:20030929

公开号:CN1529104A

公开日:

20040915

专利内容由知识产权出版社提供

摘要:地下含水层储能的回风冷却(加热)空调系统是一种采用地下水储能对回风进行冷却(加热)的空调系统。主要包括地下水储能系统、回风换热器、制冷机组、新风换热器、回风风机、新风风机、三级新风风量调节器、温度传感器、电动调节阀、压力传感器、三级回风风量调节器以及在空调房间上开的新风口、回风口和排风口。空调房间的回风由回风换热器进行冷却(加热),室外新风由新风换热器进行冷却(加热),经冷却(加热)后的回风和新风由三通阀混合在一起,形成送风,补充到空调房间,通过调节新风和回风的比例,可使送风满足空调房间舒适度要求。

申请人:上海交通大学

地址:200240 上海市闵行区东川路800号

国籍:CN

代理机构:上海交达专利事务所

代理人:周文娟

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利用含水层建造地下储气库_展长虹

利用含水层建造地下储气库_展长虹

*展长虹,博士研究生,1973年生;1998年哈尔滨建筑大学硕士毕业。现为哈尔滨工业大学博士研究生。地址:(150090)哈尔滨工业大学二区861号。电话:(0451)6282622。利用含水层建造地下储气库

展长虹* 焦文玲 廉乐明

(哈尔滨工业大学)

严铭卿

(中国市政工程华北设计研究院)

展长虹等.利用含水层建造地下储气库.天然气工业,2001;21(4):88~91

摘 要 地下储气库在燃气的开发和利用过程中担当重要角色,可以优化供气系统,满足天然气调峰、事故应急和战略储备,用作一种潜在的价格套利与贸易保值的工具等,具有其它储气设施无法比拟的优势。地下储气库调峰量占年用气量的11%。建造地下储气库应当首选枯竭的油气藏,但对一些无此地质条件的地区来说,则应首先考虑利用地下含水层来建造储气库。尤其对“西气东输”工程所经过的长江三角洲地区来说,选择利用含水层储气方案是适宜的,从外国引进天然气,也必然会涉及到用含水层储气的问题。文章就如何利用地下含水层建造储气库的基本内容和研究方向进行系统、简要的论述。

主题词 含水层 地下储气库 地质 设计 数值模拟

地下储气库情况简介

发达国家的地下储气库工业已相当成熟。至1993年底全世界共建各种类型的地下储气库554座,其中枯竭油气藏储气库有425座,占储气库总数

的76.7%;含水层地下储气库共有82座,占总数的14.8%;盐穴44座,占7.9%;由废矿井改建的储气库有3座,占0.5%。含水岩层储气库的储气量大约占所有储库储气量的20%。

我国已建成的2座地下储气库是大庆喇嘛甸和天津大港大张坨储气库。前者系为解决大庆油区季节用气不均衡而建,属油气藏气顶结构的地下储气库。该库现注气10000×104m 3/a ,采气8000×104m 3/a 〔1〕。后者为解决首都北京的季节调峰问题而建,系陕京输气配套工程,属枯竭油气田型地下储气库,该储气库每年可提供用气6×108

压缩空气地下咸水含水层储能技术_胡贤贤

压缩空气地下咸水含水层储能技术_胡贤贤
然而,在国外已是相对成熟的压缩空气储能技 术在我国仍颇为陌生,几乎没有产业基础,甚至连 理论研究都很少。我国的空气压缩储能技术起步较 晚,目前尚无实际运行的压缩空气储能站。2007 年
中国科学院工程热物理研究所与英国高瞻公司、利 兹大学等单位共同开发了液化空气储能系统,并成 功运行了一个 2 MW 级的示范系统,该系统解决了 传统 CAES 系统需要大型储气室的问题。2009 年中 国科学院工程热物理研究所首次在国际上提出并研 发了具有完全自主知识产权的超临界压缩空气储能 系统。该技术综合了常规 CAES 系统和液化空气储 能系统的优点,第一个 1.5 MW 的示范系统于 2011 年初开工建设并于 2013 年通过专家组验收。
* 收稿日期:2014-04-10
修订日期:2014-06-03
基金项目:上海市科委资助项目(13dz1203103)
† 通信作者:张可霓,E-mail:keniz@tongji.edu.cn
第5期
胡贤贤等:压缩空气地下咸水含水层储能技术
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目前存在的主要储能方式包括抽水蓄能 (Pumped Hydro Storage, PHS)、压缩空气蓄能、天然 气蓄能、液流电池蓄能、燃料电池蓄能、飞轮蓄能、 超级电容蓄能等[3],在所有的储能方式中能够以发 电厂的发电功率级别(一般为数百 MW 级别)连续 数小时供能的方式只有 PHS 和 CAES,各类蓄能总 量中,PHS 大约占 99%[4],CAES 占 0.5%,其他储 能方式占 0.5%。但建造抽水蓄能电站需要有充沛的 水源及较大的水位落差,受地理条件的影响很大, 很多地区并不具备建造抽水蓄能电站的条件。CAES 作为第二大储能方式同 PHS 相比,在投资费用上 并不比它高,储能效率相差也不大,因而发展空间 巨大。目前适宜进行压缩空气储能的地下空洞主 要有盐岩溶腔、硬岩洞、孔隙储层(如地下含水层 等)[5]17 以及废弃矿道等。目前已经运行的 CAES 电站都是采用洞穴作为储层,其气密性好,最为合 适。但合适的洞穴受到地理条件的限制,可以用于 建造 CAES 系统的洞穴数量有限,如果没有合适的 洞穴而要依靠人工改造或者建造储气罐会使成本大 大增加。同利用洞穴储存压缩空气相比,使用含水 层作为储层,不仅在地质条件上更容易获得,成本 还可以进一步降低,尽管目前关于含水层压缩空气 储能过程中的一些细节问题及其效率和遇到的挑战 仍没有得到充分研究,但随着对风能等可再生能源 利用技术的不断发展,使用含水层作为压缩空气储 层必将受到越来越多的关注。由于良好的地下水资 源的紧缺,地下咸水层的应用对于含水层储能技术 的发展更有意义。另外,根据我国地质的基本情况, 东部经济发达地区地下广泛分布高渗透的含水层, 这对开展含水层储能提供了良好的条件。

地下含水层储能技术探讨

地下含水层储能技术探讨
☆ 邬 小 波 .男 .1962年 4 月 生 ,博士研究生,技术总监.副教授 1 0 0 0 2 0 北京市朝阳区西大望路6 3 号 阳 光 财 富 大 厦 1 8 层中 能建地热有限公司 E -mail:xbwu@ ceec.net.cn
收 稿 日 期 :2020-09-23 修 回 日 期 :2 0 2 0 - l l - 17
关键词 地 下 含 水 层 地 下 水 源 热 泵 储 能 冷 热 平 衡 回 灌 地 质 环 境
Discussion on aquifer thermal energy storage technology
By Wu Xioobo^ and Meng Choo
A bstract Compares and analyses the aquifer thermal energy storage technology and the groundwater source heat pump technology. The aquifer thermal energy storage technology not only solves the difficulty of groundwater recharge in the groundwater source heat pump technology, but also has significant energy saving effects. The study shows that as long as the proper well formation technology is adopted« under the condition of full recharge of groundwater in the same aquifer, the fully-sealed groundwater energy system has little impact on the geological environment and the risk is controllable.

压缩空气地下咸水含水层储能技术_胡贤贤

压缩空气地下咸水含水层储能技术_胡贤贤

保持一致。比如在用电低谷时段往往是风力机出力 最大的时段,发电量与用电量无法保持一致。因此 借助储能装置来抑制风电等系统的波动性,使其变 得“可控、可调”是充分利用可再生能源的关键[1]。
另外,随着经济的发展,由于国民经济结构变 化、人民生活水平的提高、民用和商业用电比重上 升等原因使得用电峰谷差越来越大[2],调峰问题已 成为电网运行中的主要问题,部分电网已出现拉闸 限电的局面,这在一定程度上也推动了储能技术的 发展。合适的蓄能方式可以对电网进行削峰填谷, 保障电网的平稳运行。
1 CAES 电站简介
1.1 CAES 电站的工作原理
压缩空气储能电站的工作原理如图 1 所示。 CAES 电站整个运行过程分两部分,即储能和 发电两步[7]。在用电低谷时,系统处于储能阶段,此 时从火电厂及风电厂等发出的多余电量用于驱动压 缩机将空气压缩至储气装置中;而在用电高峰时, 系统处于发电阶段,此时储存在储气装置中的压缩 空气被释放出来进入燃烧室中参与燃烧以驱动燃气 轮机发电。由于在发电过程中不再需要消耗额外的 功以驱动空气压缩机来产生压缩空气,相较于传统
* 收稿日期:2014-04-10
修订日期:2014-06-03
基金项目:上海市科委资助项目(13dz1203103)
† 通信作者:张可霓,E-mail:keniz@tongji.edu.cn
第5期
胡贤贤等:压缩空气地下咸水含水层储能技术

地热能的地质储层研究

地热能的地质储层研究

地热能的地质储层研究

地热能作为一种可再生能源形式,在能源转型和环境保护方面具有巨大潜力。而地热能的开发利用离不开地质储层的研究与评估。本文将对地热能的地质储层进行探讨,并介绍相关的研究方法和技术。

一、地质储层的概念和作用

地质储层是地热能的存储和传导介质,是地热系统中的核心部分。它一般由含水层、岩层和裂隙等构成。地质储层的作用是储存并传递地下热能,供地热能利用设备进行热能转化。

地质储层中的含水层是地热能的主要储存形式。一般情况下,热水通过地下裂隙和孔隙流动,形成热水循环系统。同时,地热能的获取需要储层具备一定的渗透性和导热性。

二、地质储层的研究方法和技术

1. 地下勘探技术

地下勘探技术是研究地热能地质储层的关键环节。它可以通过地震勘探、地电勘探、重力勘探等手段,获取地下储层的地质结构、温度分布情况等信息。

地震勘探是一种常用的地下勘探方法。通过监测地震波在地下的传播情况,可以推测地下岩石的特性和构造情况。地震勘探技术广泛用于地热能领域,可以为储层评估提供重要的参考依据。

2. 物理实验方法

物理实验方法是地热能地质储层研究的重要手段之一。通过实验室

的试验模拟,可以模拟地热能储层的物理特性和温度变化规律。

例如,岩石物理实验可以通过测量岩石的导热系数、渗透性和温度

对流等参数,评估地热能储层的导热性和温度传导能力。此外,岩石

力学实验可以研究储层的强度和变形性能。

3. 数值模拟方法

数值模拟方法是对地热能地质储层进行研究的常用手段。通过建立

地热数学模型,模拟地下温度场和热传导过程,可以预测地热能的存

储和传导特性。

地下水封洞库储能原理

地下水封洞库储能原理

地下水封洞库储能原理

地下水封洞库储能这事儿,就像是在地下挖了一个超级大的地下室,用来藏能源。但这地下室不简单,它四周和顶上都是水,形成了一个天然的大水池,这就厉害了。

想象一下,我们要把天然气这种宝贵的能源暂时存起来。怎么做呢?我们通过管道把这些天然气悄悄地送到这个地下水下的“秘密基地”。因为天然气比水轻,它就会自动浮在水面上,就像是气球飘在空中一样,而水呢,就自然而然地成了保护罩,把天然气牢牢“抱”在下面,这就是水封的神奇。

等到哪天需要用这些天然气了,就像打开水龙头一样,轻轻拧开阀门,天然气受到水的压力,就会顺着管道自己跑出来,供给我们使用。

这样的存储方式,安全得很,因为水层能有效防止天然气泄漏,对环境也友好,不会影响到地面上的花草树木和小动物。而且,这种方式成本不高,因为大部分工作都是大自然帮我们完成的,我们只需要适时管理一下,就像照顾自家后院的小池塘一样简单。

总的来说,地下水封洞库储能就像是给能源找了个既安全又隐蔽的水下藏身之处,需要时拿出来用,方便又可靠。

地层储能技术及其在煤矿上的应用分析

地层储能技术及其在煤矿上的应用分析

a d a s h t e t a n l sswa o e o d l y a o td h a — a se c a im ,t e a p ia n l t e ma h ma i l ay i o c a s d n n mo e d p e e tt n frme h n s b r h p l — c
to n c a n s a ay e h o g n i e rn p lc to i n i o lmi e wa n lz d t r u h e g n e i g a p ia in.
Ke wo d S r t m e g t r g c n lg ,En r tr g y t m ,En r tr g d l y rs tau En r y S o a e Te h o o y e g So a e s se y e g S o a e Mo e y


根据 近年 来 第三代地 热 工程技 术和 地 源热 泵技 术 的发 展 , 综合 传 统 浅部 地 热 能利 用
技 术和 中国矿 业 大学 ( 北京 ) 满 潮提 出的 深部 地 层储 能技 术 , 出地 层储 能技 术 的 内涵 , 绍 了 何 提 介 其 工 艺 系统 的基本 原理 。结合 煤矿 的特 点提 出煤矿 上 可 采 用的储 能 系统 的三 种储 能模 型 , 用传 采
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含水层应具备的特征标准

含水层应具备的特征标准

含水层应具备的特征标准

含水层具备以下特征标准:

1. 形成条件:含水层应当形成于地下,通常在地壳中的岩层或沉积层中存在。

2. 存水能力:含水层应当能够储存和输送大量的地下水。其储水能力与岩性、孔隙度、渗透率

等因素有关。

3. 存水条件:含水层应当具备一定的水文地质条件,包括水平或坡度管道、储存介质、渗水层、垂直上限和下限等。

4. 地下水补给:含水层应当具备足够的地下水补给能力,来满足地下水的供应需求。地下水可

以来自于降水、河流、湖泊等地表水的补给,也可以是岩层自身储存的水源。

5. 水质状况:含水层中的地下水应当具备一定的水质标准,例如饮用水标准、农业用水标准等,以保证地下水的可利用性和安全性。

6. 水文地质特征:含水层应当具备一定的水文地质特征,例如水头分布、水位变化、水文特征等,以便进行地下水资源的合理开发和管理。

7. 可持续性:含水层应当具备一定的可持续性,能够长期稳定地供给地下水需求,并且不会因

过度开采或其他因素导致水源枯竭或水质下降。

探究暖通空调领域新能源热泵技术的应用

探究暖通空调领域新能源热泵技术的应用

探究暖通空调领域新能源热泵技术的应用

发布时间:2021-07-15T12:54:43.653Z 来源:《建筑实践》2021年3月8期作者:吴少华

[导读] 热泵技术本质上作为一种增加热量的装置,热泵能够输送热量,

吴少华

临沂金达建筑工程有限公司山东临沂 276000

摘要:热泵技术本质上作为一种增加热量的装置,热泵能够输送热量,使其从低温环境送至高温区域。热泵技术自身运行时消耗部分能源,有效挖掘环境介质中储存的能量,综合利用温度,降低热泵装置的功耗,使其供热量消耗降至原有的1/3,成为热泵节能应用的关键。热泵与制冷2个程序具有相同原理,其系统设备组成与应用性能具有一致性。

关键词:暖通空调;热泵技术;新能源

引言

建筑工程暖通空调的节能性设计想要得到真正的改进与提升,就应当从根本出发,从基础做起,相关工作人员需要具备一定的知识储量,掌握基本节能设计理念,应当严格掌控设计研发的每一个环节,不断优化节能方面的设计,优化设计手段。本文针对当前工程中暖通空调节能技术存在的一些突发情况,与本应在建筑工程方面体现的暖通空调节能应用性能做对比,并以此归纳出该技术在工程实际使用中可以改进的地方,就我国暖通空调的工程实践应用提供相应的观点和看法。

1暖通空调所具备的含义

1)暖通空调的用处通暖空调系统对于节能的考虑非常重要。人们安装它是使他们的日常工作及居住环境更为舒服。它的用处包括调节空气的温差及干湿,还有气流的快慢和清洁度。在民众身在更好的空调空间里时,他们能够将人体的热度保持在适当的范围,以产生舒适感和愉悦感。恒定的温度和湿度以及清洁的空调环境基本是较高水平的生产工艺标准。2)暖通空调对人们身体的好处伴随建筑物的气密性的逐渐增强,装修水准也有了一定程度的提高,这样的情况导致室内污染物数量的剧增及滞留时长的增加。例如,烟雾及细菌还有别的家庭装饰材料散发出来的不同有害化学物,由于通风不足,直接致使室内空气标准严重降低。如何将室内空气质量提高到更高的水平是现在人们关注的越来越多的地方。使用通风向室内传递较多高质量的空气是改进空气质量的关键方法。但这将不可避免地增加通风压力。可通过增加新鲜空气量和排出空气以产出热交换来解决此情况,从而减少空调的功率消耗。

地下含水层储能

地下含水层储能

地下含水层储能

摘要

利用地下含水层储能是一项新的节能技术,它属于水文地质学的范畴,又属于能源动力工程范畴,是当前世界上许多国家解决能源危机、扩大能源资源的方法之一。地下含水层储能目前已成为一项应用日益广泛的实用储能技术,它可以很好地应用于大型空调项目。含水层储能系统能够跨季节利用夏季的热和冬季的冷,有效减少化石燃料的使用量进而减少对大气的污染。地下含水层储能技术具有节能和环保的重要意义,因而它具有广阔的应用前景。

1. 含水层储能发展历史

早在 20 世纪 60 年代,为了控制工业上地下水过度抽取所引起的地面沉降,同时为解决纺织厂夏季空调冷源问题,中国的孙永福提出了地下含水层储能技术。到 1966 年,有人提出了地下含水层储热水的概念,相应的储冷水概念很早就进行了检验。直到 1976 年,当这方面的研究报告突然增多时,才引起了广泛的兴趣。许多单位报道了包括现场试验及其数字模拟研究的项目,如瑞士的Nechatel 大学、美国的Auburn大学及美国地质调查局、法国地质及采矿研究办公室。在瑞士、德国、法国及土耳其还进行了一些较小规模的现场试验。在美国通用电力公司 TEMPO 报告中讨论了含水层储能在美国未来能源系统中的作用。同年,在苏格兰Turnberry举行的北约组织科学委员的会议上也鼓励进一步发展含水层储能ATES(AquiferThermal Energy Storage)的概念。近十年来,国内外都非常重视该方面的技术研究。

当今日益紧迫的能源危机迫使人们寻找节能的新方法的同时,加快寻找新能源的步伐;而逐渐严格的环保法规要求人们采用更加洁净的能源。地下含水层储能是一种日益受到重视的可再生能源新技术,具有能量容量大、价格低廉、环保无污染等优点。因此,地下含水层储能技术特别适用于展览馆、体育馆、大型商场、候机大厅等建筑群的大型空调系统,具有较高的经济性、可靠性和稳定性。

地下含水层热储井位置选择和布置

地下含水层热储井位置选择和布置

第32卷 第1期

成都理工大学学报(自然科学版)

Vol.32No.1

 2005年2月

JOURNAL OF CHEN G DU UN IVERSITY OF TECHNOLO GY (Science &Technology Edition )

Feb.2005 

[文章编号]167129727(2005)0120012205

地下含水层热储井位置选择和布置

[收稿日期]2003210213

[基金项目]国家自然科学基金资助项目(50278052)[作者简介]王明育(1978-),男,硕士研究生.

王明育 马 捷 郝振良

(上海交通大学动力装置与自动化研究所,上海200030)

[摘要]地下含水层热储开发技术面临一系列问题,寻找适合热储用的含水层和合理布置热储

井是解决问题的第一步。综合考虑含水层的地质结构特征,适合热储的含水层应该是承压含水层,热储应该采用同层方式。单个热储井的影响半径可以通过热平衡和热扩散原理求得

。合理布置热储井间的相对位置,可以有效抵消原有地下水的流动以及渗流系数不一致的影响。利用井之间的渗流耦合作用,在热储井之间布置调节井,主动控制热储水的波及范围,可以实现热储井布置的相对“紧凑”。

[关键词]含水层热储;同层热储;影响半径[分类号]P641 [文献标识码]A

含水层热储是一种新的热量存储方法,它利

用地下岩层的孔隙、裂隙和溶洞等储水构造以及地下水在含水层中的流速慢和水温变化小的特点,采用管井回灌的方法将冷水或热水灌入含水层。灌入冷水或热水因自身具有的压力(水头差),推挤原来的地下水,从而储存在井周围含水层里。利用含水层热储,不但可以节约能源,还可以缓解甚至一定程度解决城市地面沉降问题;对于如上海这样的沿海城市,还可以阻止海水入侵,保护地下环境。总之,这是一项顺应可持续发展方向的技术[1],[2]。

利用含水层建造地下储气库

利用含水层建造地下储气库

2、设计与施工:根据地质勘探结果,设计地下储气库的结构和功能,制定 施工方案,并严格控制施工质量和安全。
3、密封与加固:储气库建设完成后,需对其进行密封和加固,以保障储气 库的稳定性和安全性。
4、监测与维护:对地下储气库进行实时监测和维护,确保其正常运行,及 时发现并解决潜在问题。
三、应用前景
中国地下储气库建设始于20世纪80年代,经过近20年的发展,已逐渐成为国 内天然气产业链中的重要环节。本次演示将回顾中国地下储气库的发展历程,分 析当前面临的挑战和机遇,并展望未来的发展趋势。
一、中国地下储气库建设的历史 回顾
自20世纪80年代以来,中国地下储气库建设经历了三个阶段:起步阶段、发 展阶段和提升阶段。
(2)市场需求:随着国内经济的发展和人民生活水平的提高,对天然气的 需求量不断增加。
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3、水资源:地下储气库的建设和运行过程中,可能会对水资源产生一定影 响。例如,在缺水地区建设储气库可能会加剧当地水资源短缺的情况。
为降低环境影响,可采取以下措施:
1、在选址和设计阶段,充分考虑当地气候、地质和水资源条件,优选合适 的建设地点和储气库类型;
2、在建设和运行阶段,严格控制施工质量和安全,采取环保型工艺和设备, 减少对环境的影响;
1、起步阶段(1980-1990年)
这一阶段,中国地下储气库建设主要集中在沿海地区,以小型地下储气库为 主,主要目的是为了解决当地天然气供需矛盾。由于缺乏技术和资金支持,这一 阶段的建设进展缓慢。

暖通空调的节能设计及新能源的利用

暖通空调的节能设计及新能源的利用

暖通空调的节能设计及新能源的利用

摘要:伴随我国建筑行业的快速发展,建筑消耗能量持续加大,暖通空调系

统的节能措施已成为建筑节能设计的基本内容。需要从暖通系统本身的设计和工

作原理出发,做到系统稳定,运行能耗低,以达到节能环保,可持续发展的目的。文章主要分析了暖通空调的节能设计和新能源的运用,以方便同行们交流和讨论。

关键词:空调;节能;新能源

1.暖通空调所具备的含义

1.1暖通空调的用处

在常规的民用建筑中,空调能耗作为建筑的能耗大户,占建筑总能耗的比例

高达30%~50%。人们安装的空调的目的,一方面是提高自身生活和工作空间的舒

适度,另一方面是生产工艺的需要。空调系统的主要作用在于调节室内空气的温度、湿度、洁净度以及工艺所需的气流流速。对生产工艺要求较高的的生产车间

和实验室,对于室内空气的温度波动也有较高的要求。

1.2暖通空调系统对人们生活的影响

随着时代的发展,人们对于生活的品质追求越来越高,对于居家环境和居家

健康的的追求也日趋严格;由于近年来建筑物的密闭性大大增加,各种新的装饰

物投入使用,这一切都导致室内污染物的增加。使用空调系统的环境内,由于空

调的运作原理,对室内空气进行循环利用,新风量严重不足,导致使用空调系统

的室内环境污染物远超过国家安全标准。使用通风系统向室内提供更多高质量的

新风是改进空气质量的关键方法;新风量的加大,意味着空调负荷的增大,可通

过新排风的热交换来减少新风负荷,降低能耗。

2.暖通空调的节能设计方法分析

2.1暖通空调的材料选择节能设计要点

在选择暖通空调系统的材料设备时,设计人员应合理确定其质量性能指标参数,特别是应选择具有较好保温性能的材料设备,且保温层厚度应符合节能技术

含水层储能系统参数的综合分析和优化

含水层储能系统参数的综合分析和优化

mi d.Th n u neo iee tp a tr nt eeo o n f c n yp rom a cso h z e eif e c fdf rn a meeso h c n mya def i c efr n e fteATESs se i r — l f r ie y tm a a si
由单个或供水井群提供 ,然后排人地下 ( 回灌) 。 系统设 计 可 以有多 种形 式 。 供热时 ,可以使用锅炉或太 阳能集热器作为 热源 。在供冷工况下 ,闭式冷却塔或其他散热装 置也 能起 到相 同的作用 。 同时也 可 以将 两 种 形 式 组 合 起来 。 使用燃油或燃气锅炉和太 阳能集热器来提供 热能 ,或者使用冷却塔提供冷量 ,均可降低热泵 系统所需 电力负荷 降低 费用 ,使初期投资增加 。 锅炉或太 阳能集热器及冷却塔的应用 ,还可以解 决冷 热 负 荷 不 平 衡 的 问 题 ,如 在 北 方 高 纬 度 地 区 ,冬 季所 需 的供热 能 量 明显 要 大 于夏 季 所 需 的 供冷能量 ,南方低纬度 的地区刚好相反。为方便 解决能量的平衡 问题可采用这些附加设备。 设计时要综合考虑环保 、 节能 , 运行费用和冷 热负荷是否平衡等因素 , 合理选择附加设备。图 1 是 一个 完整 的 闭式环 路地 下水 系统 的示 意 … 1。 其 中:1 储冷井滤水管 ;2 储热井滤水管 ;3 储 冷井 ;4储 热 井 ;5储 冷 井 水 泵 ;6储 热 井 水 泵 ;7冷 水循 环泵 ;8热水 循 环泵 ;9 6电液控 —2 制 阀 ;2 端换 热 器 ;2 7冷 8热端 换 热 器 ;2 9是 冷 却塔 ;3 太 阳能集 热器 ;3 供冷 空调单元 ;3 0 1 2

国外跨季节储能实例

国外跨季节储能实例

国外跨季节储能实例

跨季节储能是指将能源在一个季节内储存,以供另一个季节使用。这在能源需求与供应季节性变化明显的地区尤为重要。国外已有多个成功的跨季节储能实例,其中最为突出的是北欧国家的跨季节热能储存项目。

以瑞典为例,该国北部地区冬季漫长而寒冷,夏季则相对短暂。为了平衡这种季节性的能源需求差异,瑞典开发了一种跨季节热能储存系统。该系统利用地下岩石层或含水层作为热能储存介质,在夏季将多余的太阳能和地热能储存起来,然后在冬季释放出来供暖和热水使用。

这些系统的运行原理相对简单。在夏季,通过热泵技术从地表或地下水源中汲取热能,然后将这些热能注入到地下的岩石层或含水层中。冬季时,再通过热泵技术从岩石层或含水层中提取储存的热能,用于供暖和热水。

除了瑞典,德国、挪威和丹麦等北欧国家也在积极推进跨季节储能项目。这些项目不仅有助于平衡能源供应和需求的季节性变化,还可以减少对传统能源的依赖,从而降低温室气体排放,促进可持续发展。

当然,跨季节储能技术还面临一些挑战,如储能效率、成本、环境影响等问题。但随着技术的不断进步和成本的降低,预计跨季节储能将在未来得到更广泛的应用。

总之,国外跨季节储能实例展示了这一技术在平衡能源供需季节性变化、促进可持续发展方面的巨大潜力。随着技术的不断发展和完善,跨季节储能有望在未来发挥更加重要的作用。

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地下含水层储能

摘要

利用地下含水层储能是一项新的节能技术,它属于水文地质学的范畴,又属于能源动力工程范畴,是当前世界上许多国家解决能源危机、扩大能源资源的方法之一。地下含水层储能目前已成为一项应用日益广泛的实用储能技术,它可以很好地应用于大型空调项目。含水层储能系统能够跨季节利用夏季的热和冬季的冷,有效减少化石燃料的使用量进而减少对大气的污染。地下含水层储能技术具有节能和环保的重要意义,因而它具有广阔的应用前景。

1. 含水层储能发展历史

早在 20 世纪 60 年代,为了控制工业上地下水过度抽取所引起的地面沉降,同时为解决纺织厂夏季空调冷源问题,中国的孙永福提出了地下含水层储能技术。到 1966 年,有人提出了地下含水层储热水的概念,相应的储冷水概念很早就进行了检验。直到 1976 年,当这方面的研究报告突然增多时,才引起了广泛的兴趣。许多单位报道了包括现场试验及其数字模拟研究的项目,如瑞士的Nechatel 大学、美国的Auburn大学及美国地质调查局、法国地质及采矿研究办公室。在瑞士、德国、法国及土耳其还进行了一些较小规模的现场试验。在美国通用电力公司 TEMPO 报告中讨论了含水层储能在美国未来能源系统中的作用。同年,在苏格兰Turnberry举行的北约组织科学委员的会议上也鼓励进一步发展含水层储能ATES(AquiferThermal Energy Storage)的概念。近十年来,国内外都非常重视该方面的技术研究。

当今日益紧迫的能源危机迫使人们寻找节能的新方法的同时,加快寻找新能源的步伐;而逐渐严格的环保法规要求人们采用更加洁净的能源。地下含水层储能是一种日益受到重视的可再生能源新技术,具有能量容量大、价格低廉、环保无污染等优点。因此,地下含水层储能技术特别适用于展览馆、体育馆、大型商场、候机大厅等建筑群的大型空调系统,具有较高的经济性、可靠性和稳定性。

2. 含水层及其储能构造

岩层是否是含水层主要取决于组成岩层的岩石本身的孔隙和裂隙的发育程度。岩石中孔隙度越大,裂隙越多,连通得越好,储水和透水能力就越好。反之,岩石中孔隙度越少,裂隙越少,孔隙裂隙互不连通,储水和透水能力就越差。通常,人们把透水的岩层叫做透水层,不透水的岩层叫隔水层。如果透水层中充满了可自由流动的重力水,这样的透水层叫做含水层。含水层中的水流基本上都是水平流动的。含水层又有承压含水层和潜水含水层之分。承压含水层指上下都有不透水岩层的含水层。潜水含水层(或称非承压含水层)指具有地下水面(潜水面)为其上界的含水层。

含水层储能是一种非传统的节能的供热供冷工艺,它是利用地下岩层的孔隙、裂隙、溶洞等储水构造以及地下水在含水层中流速慢和水温变化小的特点,用管井回灌的方法,将大气环境中冬季丰富的“冷”或夏季廉价的“热”季节性地储存在地下含水层中。由于灌入含水层的冷水或热水有压力(水头差),推挤了原来的地下水而储存在井周围含水层里。随着灌入水量的增加,灌入的冷水或热水不断地向四周运移,从而形成了“地下冷水库”或“地下热水库”。当生产需要时再抽取使用,在冷、热不是同时需要的场所实现供冷、供热。这种利用地下水含水层储存冷水或热水的技术方法称为地下含水层储能。

地下含水层储能可分为储冷和储热两大类型。含水层储冷是指冬季将净化过的冷水用管井灌入含水层里储存,到夏季抽取使用,即“冬灌夏用”。含水层储热是指夏季将高温水或工厂余热水,经净化后用井灌入含水层里储存,到冬季抽取使用,即“夏灌冬用”。

由于地下水水温随自然地理环境、地质条件及循环深度不同而变化。近地表处为变温带,变温带之下的一定深度为恒温带,地下水温不受太阳辐射影响。潜水含水层处于近地表处,其水温受外界气候等因素的影响较大,是变温带,且易受污染。而承压含水层由于一般处于地下深处,其水温几乎不受外界因素的影响,是一恒温带。所以说,只有处于一定深度的承压含水层才能被用于储能。

3. 承压含水层储能

3.1 承压含水层储能的实施方案

承压的含水层储能系统包括单井式和双井式储能系统。多井系统由于投资太大,经济效益不高,所以很少采用。

单井内冷、热流体在同一含水层被隔开,以避免两者相混合,并可限制自然对流热损失。虽然利用单井也可相对减少管路布置,节省费用。但是由于冷、热水处于同一井内,冷热相混造成的热量损失是不可避免的。而且,由于在同一口井内同时储存热水和冷水,所以冷量和热量都不可能储存得很多,也就是说单井储能系统较适用于规模较小的工程,而不太适用于季节性储能,而且随着国家水资源政策的调整,和存在回灌困难等技术原因,采用单井开式系统现已难以持久, 此项技术也因此从1990年开始在国内衰落。由相关资料来看,全封闭的含水层储能技术在国外,特别是荷兰,得到了飞速的发展。现在国外普遍采用双井储能。

承压含水层储热(冷)系统由冷井、热井、井间管道与换热器组成。为避免冷热“短路”的相互影响,交替作为取水井和回灌井的冷井与热井,间距至少为15mm~20mm。含水层储存的是低品位的冷与热,大多数储热(冷)系统回灌水的温度,冬季为6℃~9℃,夏季为15℃~25℃。在夏季,冷井作为取水井,把冬季储存的“冷量”抽出,向用户供冷。井水温度7℃~10℃,经换热器吸热(例如空调冷水系统)升温后,再利用户外热空气中的热量、太阳辐射热等加热或者结合热泵装置充分利用低品位废热来加热,加热后的井水依靠泵经过滤器等回灌至热水井中。随着不断向用户供冷,冷井的“冷量”不断减少,同时热井不断储热。在冬季,当用户需要供暖时,井水流向改变:从热井中抽取热水经换热器放热,提供建筑供暖和生活用热水所需的热量,降温后的水借助泵经过滤器等回灌到冷水井。这时,冷井中储存的“冷量”不断增加。这样,就实现热和冷的补充和释放。

3.2 承压含水层储能的基本条件

3.2.1 水文地质条件

储能含水层必须具备灌得进、存得住、保温好、抽得出等条件,才能达到储能的目的。因此,适合储能的含水层的水文地质条件,应符合以下几点:(1)含水层要具备一定的渗透性,但地下水流要缓慢,含水层厚度要大,贮水容积要大;

(2)含水层中地下水热交换速度缓慢,无异常的地温梯度现象;

(3)含水层的上下隔水层要有良好的隔水性,形成良好的保温层;

(4)对地下水的水质影响,储能后应向好的方向发展;

(5)含水层储能后,不能引起其他不良的水文地质和工程地质现象,如地面沉降、土地的沉陷或土壤盐碱化等。

3.2.2 回灌水水质条件

含水层储能的回灌水源不但要有足够的水量,而且要充分注意水质。回灌工作必须和保护地下水资源密切结合。当回灌水水质不符合标准时,一定要加以妥善处理。确定回灌水源的水质标准时,必须比原地下水的水质略好些,最好达到饮用水标准。回灌不应引起区域性地下水的水质变坏和污染,也不应含有使井管和滤水管腐蚀的特殊离子或气体。

可以抽汲同一层水(同层储能),也可以利用别的含水层(异层储能)。建议尽量采用封闭的换热系统,地下含水层中的水自成一路换热水路系统,与外界只有冷热量的交换,而没有物质的交换。

4. 含水层储能技术的优点

(1)能效高

由于此系统可以利用地下水进行储热和储冷,供热时将冷却水储于地下,制冷时替代冷却系统逆向循环,可实现能源的循环利用,消耗很少的电能。系统制冷系数略高于压缩式水冷机组,一般可达4.5以上。制热系数达5.0以上。

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