一种大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系及方法与流程

本发明涉及地下储气工程，具体涉及一种大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系及方法。

背景技术：

1、压缩空气储能是一种适用于大规模、长时储能的新型储能技术。地下储气空间是压缩空气储能系统的重要组成部分，其布置方式、交通组织、通风排水条件和密封封堵措施直接影响工程施工效率、运行安全性和长期可靠性。

2、对于不具备盐穴、天然洞穴或可利用矿洞条件的地区，通常需要人工开挖地下储气洞室。竖向地下储气洞室具有储气容积集中、单位平面占地较小、便于利用围岩承压等特点，但其施工和运行存在明显难点：洞室竖向高度大，单一洞口或单层交通洞难以同时满足上部施工、深部出渣、通风、排水和后期检修；多个储气洞室之间若缺乏系统化交通组织，容易造成出渣线路交叉、通风短路、排水困难和检修通道不足；支洞若随意接入穹顶或底部最低点，容易削弱洞室受力和密封条件；排风竖井若与支洞系统、洞室内部施工通道缺乏协同，施工期通风和运营期排风检修难以统一。

3、现有地下洞室或储气库布置多关注单个洞室结构、衬砌密封或普通交通洞设置，对多个竖向储气洞室围绕中心节点进行上下分层交通、集中排风、分阶段出渣以及施工期临时竖向通道协同利用的体系化设计不足。因此，有必要提出一种面向大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组的布置体系及方法，使多个储气洞室在施工期和运行期均具备清晰的交通、通风、出渣、排水和封堵逻辑。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系及方法，解决现有技术中缺乏多洞室储能体系的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系，包括：多个储气洞室、上层交通系统以及下层交通系统，

4、多个储气洞室位于地下；

5、上层交通系统包括上层斜坡道和多个上交通支洞，所述上交通支洞与所述储气洞室一一对应，一端连通所述储气洞室，另一端连接于同一处，所述上层斜坡道的下端连通所述上交通支洞的交汇处，所述上层斜坡道的上端延伸至地面形成上洞口；

6、下层交通系统位于所述上层交通系统的下方，包括下层斜坡道和多个下交通支洞，所述下交通支洞与所述储气洞室一一对应，一端连通所述储气洞室，另一端连接于同一处，所述下层斜坡道的下端连通所述下交通支洞的交汇处，所述下层斜坡道的上端延伸至地面形成下洞口。

7、在一些实施例中，所述储气洞室围绕所述上交通支洞的交汇处和下交通支洞的交汇处布置。

8、在一些实施例中，所述储气洞室包括顶部弧形段、直筒段和底部弧形段，所述顶部弧形段和底部弧形段为半球形，所述直筒段的上端和下端分别与所述顶部弧形段和底部弧形段连通。

9、在一些实施例中，所述上交通支洞连接所述顶部弧形段与直筒段的交接处或者连接所述直筒段的上部；所述下交通支洞连接所述底部弧形段与直筒段的交接处或者连接所述直筒段的下部。

10、在一些实施例中，还包括封堵装置，所述封堵装置设置于所述上交通支洞和下交通支洞，用以保证所述储气洞室的气密性。

11、在一些实施例中，还包括排风竖井，所述排风竖井下端接通所述上交通支洞的交汇处，上端连通地面。

12、在一些实施例中，所述上层斜坡道和下层斜坡道的纵坡不大于10%，所述上交通支洞和下交通支洞的纵坡为1%～5%。

13、在一些实施例中，所述储气洞室的顶部埋深大于或等于100米。

14、第二方面，本发明还提供了一种大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组的布置方法，用于布置所述的大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系，具体包括如下步骤：

15、s1、根据压缩空气储能规模、运行压力、储气容积和地质条件确定所述储气洞室的数量；

16、s2、根据储气洞室数量确定所述上交通支洞的交汇处和所述下交通支洞的交汇处；

17、s3、布置所述上层交通系统和所述下层交通系统；

18、s4、在所述上交通支洞的交汇处设置排风竖井，所述排风竖井连通至地面；

19、s5、挖掘建造所述储气洞室；

20、s6、在所述上交通支洞和下交通支洞上设置封堵装置，并进行检漏和补偿注浆。

21、在一些实施例中，所述挖掘建造所述储气洞室，包括如下步骤：

22、s51、挖掘所述储气洞室的顶部弧形段，渣土通过所述上交通支洞运出；

23、s52、在所述储气洞室的直筒段挖掘临时竖向通道，所述临时竖向通道连通所述顶部弧形段和所述下交通支洞；

24、s53、从上向下挖掘所述直筒段，挖掘所述直筒段的上段时，通过所述上交通支洞运出；挖掘所述直筒段的中段时，部分渣土通过所述上交通支洞运出，另一部分渣土通过所述临时竖向通道下放到所述下交通支洞，并通过所述下交通支洞运出；挖掘所述直筒段的下段时，渣土通过所述临时竖向通道下放到所述下交通支洞，并通过所述下交通支洞运出；

25、s54、挖掘所述储气洞室的底部弧形段，渣土通过所述下交通支洞运出。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

27、本发明提供的大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系将多个储气洞室围绕上交通支洞的交汇处和下交通支洞的交汇处布置，使多个储气洞室的交通、通风、排水和出渣路径清晰；

28、上层交通系统和下层交通系统分别由独立的斜坡道接入，使上部施工、回风、输气管线和密封装置的布置与下部出渣、进风、排水和材料运输功能分离，减少施工与运行功能干扰。

1.一种大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系，其特征在于，所述储气洞室围绕所述上交通支洞的交汇处和下交通支洞的交汇处布置。

3.根据权利要求1所述的大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系，其特征在于，所述储气洞室包括顶部弧形段、直筒段和底部弧形段，所述顶部弧形段和底部弧形段为半球形，所述直筒段的上端和下端分别与所述顶部弧形段和底部弧形段连通。

4.根据权利要求3所述的大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系，其特征在于，所述上交通支洞连接所述顶部弧形段与直筒段的交接处或者连接所述直筒段的上部；所述下交通支洞连接所述底部弧形段与直筒段的交接处或者连接所述直筒段的下部。

5.根据权利要求1所述的大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系，其特征在于，还包括封堵装置，所述封堵装置设置于所述上交通支洞和下交通支洞，用以保证所述储气洞室的气密性。

6.根据权利要求1所述的大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系，其特征在于，还包括排风竖井，所述排风竖井下端接通所述上交通支洞的交汇处，上端连通地面。

7.根据权利要求1所述的大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系，其特征在于，所述上层斜坡道和下层斜坡道的纵坡不大于10%，所述上交通支洞和下交通支洞的纵坡为1%～5%。

8.根据权利要求1所述的大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系，其特征在于，所述储气洞室的顶部埋深大于或等于100米。

9.一种大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组的布置方法，其特征在于，用于布置如权利要求1-8任意一项所述的大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组布置体系，具体包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的大罐式压缩空气储能竖向地下洞室组的布置方法，其特征在于，所述挖掘建造所述储气洞室，包括如下步骤：