本申请涉及能量利用，特别涉及一种地下盐矿和竖井相结合的能量利用系统及其控制方法。
背景技术：
1、地热能等可再生能源具有分布广泛和安全环保的优势，但却存在能量密度低、稳定性差和不易存储的缺点，而多种形式的新型储能技术可以在很大程度上弥补可再生能源的缺陷，因此可再生能源高效利用和新型储能的能量利用方式是绿色能源发展的必然趋势。
2、新型储能技术中的压缩空气储能技术具有规模大、成本低、寿命长、清洁无污染、储能周期不受限制优势，且其储能/释能过程还伴随着热量的传输和存储，是一种适合大范围推广的规模化新型物理储能技术。压缩空气储能技术的基本原理为在非用电高峰期压缩机通过消耗多余电能(谷电、弃风和弃光等)将空气压缩至高压并储存在空气储罐或地下气穴中；在用电高峰期将高压空气释放，通过一种特殊构造的气轮机将其转变为电能，以实现电网削峰填谷、提高电网稳定性和可靠性的目的。
3、现有技术中通过独立压缩空气储能系统以充电和放电为主要运行模式，需要寻找合适的天然盐矿作为地下储气装置，而盐矿通常在地下数百米至深，压缩空气储能系统建设过程中会钻取多个口竖井作为气体的流通管道。这部分管道贯穿地下数百米，其周围岩土随着深度增加温度逐渐升高，是一种可以被开采利用的地热能源。
4、现有的压缩空气储能系统仅利用盐穴溶腔存储加压后的空气，且竖井进作为空气进出流动的通道，无法通过竖井井筒对周围的地热能进行有效的开采利用，从而造成的资源的开采不充分和建设成本的增加。
技术实现思路
1、本说明书提供一种地下盐矿和竖井相结合的能量利用系统及其控制方法，以提高能量利用效率。
2、为解决上述技术问题，本说明书第一方面提供一种地下盐矿和竖井相结合的能量利用系统，包括：外管，用于设置在竖井的井壁内侧，所述外管与地下盐矿的内腔连通；内管，用于套设在所述外管内部；所述外管与所述内管之间形成环形腔道；封堵器，设置在所述外管内部，且位于所述内管底部；其中，所述封堵器具有第一状态、第二状态；在所述第一状态下，所述封堵器将所述外管内腔分为相互隔绝的上、下两部分，在所述外管内腔的上部，所述环形腔道与所述内管内腔连通，形成供暖系统中热媒循环路径的一部分；在所述第二状态下，所述封堵器封堵所述内管底部或者所述环形腔道，以使所述内管和/或所述环形腔道通过所述外管底部与地下盐矿的内腔连通，形成气体流通通道，所述气体流通通道用于流通压缩气体。
3、在一些实施例中，在所述第二状态下，所述封堵器封堵所述环形腔道，并使所述内管内腔与地下盐矿的内腔连通；和/或，在所述第二状态下，所述封堵器封堵所述内管底部，并使所述环形腔道与地下盐矿的内腔连通。
4、在一些实施例中，在第二状态下，通过所述封堵器可调节所述内管内腔和/或所述环形腔道的开度。
5、在一些实施例中，所述封堵器上设置有压力检测装置，所述压力检测装置用于检测地下盐矿内腔中的气压值。
6、在一些实施例中，所述能量利用系统还包括：具有至少六个端口的切换装置，其中，第一端口与所述环形腔道的地面开口连通，第二端口与所述内管内腔的地面开口连通，第三端口用于与气体压缩机连通，第四端口用于与膨胀机连通，第五端口用于与供暖管道的热水管道连通，第六端口用于与供暖管道的回水管道连通；所述第三端口、所述第四端口、所述第五端口、所述第六端口可被切换至与所述第一端口和/或所述第二端口连通。
7、本说明书第二方面提供一种地下盐矿和竖井相结合的能量利用系统的控制方法，用于第一方面任一项所述能量利用系统；所述控制方法包括：在气体压缩储能或气体膨胀释能的工况之前，控制所述封堵器切换至第二状态；在气体压缩储能或气体膨胀释能的工况结束后，控制所述封堵器切换至第一状态，并控制供暖系统中的热媒流经所述环形腔道和所述内管内腔。
8、在一些实施例中，在控制所述封堵器切换至第一状态之后，控制热媒流经所述环形腔道和所述内管内腔之前，还包括：控制降低所述环形腔道中的气压，并获取地下盐矿的内腔中的气压值；在所述气压值维持恒定并维持时长达到预定时间阈值的情况下，控制供暖系统中的热媒流经所述环形腔道和所述内管内腔。
9、在一些实施例中，所述控制方法还包括：在气体压缩储能的工况下，获取地下盐矿的内腔中的气压值；在所述气压值达到预设压力上限值之后，控制结束气体压缩储能工况；和/或，在所述封堵器处于第二状态的情况下，在接收到放气指令后，控制开启气体膨胀释能的工况。
10、在一些实施例中，所述能量利用系统还包括：具有至少六个端口的切换装置，其中，第一端口与所述环形腔道的地面开口连通，第二端口与所述内管内腔的地面开口连通，第三端口用于与气体压缩机连通，第四端口用于与膨胀机连通，第五端口用于与供暖管道的热水管道连通，第六端口用于与供暖管道的回水管道连通；所述第三端口、所述第四端口、所述第五端口、所述第六端口可被切换至与所述第一端口和/或所述第二端口连通；相应地，控制供暖系统中的热媒流经所述环形腔道和所述内管内腔，包括：控制切换装置的第二端口与第五端口连通，第一端口与第六端口连通；在所述能量利用系统运行在气体压缩储能工况之前，控制切换装置的第三端口与第一端口连通，或者控制切换装置的第三端口与第二端口连通；在所述能量利用系统运行在气体膨胀释能工况之前，控制切换装置的第四端口与第一端口连通，或者控制切换装置的第四端口与第二端口连通。
11、本说明书第三方面提供一种控制器，用于执行第二方面任一项所述的方法。
12、上述地下盐矿和竖井相结合的能量利用系统，仅利用封堵器，就可以在不影响压缩气体储能的正常运行前提下，利用储气和放气的时间间隔进行地热能的开发利用，实现“竖井井筒换热+地下盐矿储气”的高效集约化利用模式。在此模式下，不需要额外钻井即可直接开发地热能，节省了昂贵的竖井钻井费用。
13、由于岩层导热系数低、热恢复速度慢，使得地热能开发具有衰减的特性，表现为出水温度的不断降低，对此，可以采用“地下盐矿储气+地热能开发+地下盐矿放气+地热能开发”这样交替的运行模式，可以在储气和放气时期令地热能进行短暂恢复，以满足地热能开发的持续性。该地下盐矿利用模式结合了契合了地热能开发和压缩气体储能两个系统各自的特点，在降低系统造价的同时提升了能源利用效率，提供了一种高效创新、清洁友好的“储能+取热”能源应用模式。
1.一种地下盐矿和竖井相结合的能量利用系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的能量利用系统，其特征在于，在所述第二状态下，所述封堵器封堵所述环形腔道，并使所述内管内腔与地下盐矿的内腔连通；
3.根据权利要求1所述的能量利用系统，其特征在于，在第二状态下，通过所述封堵器可调节所述内管内腔和/或所述环形腔道的开度。
4.根据权利要求1所述的能量利用系统，其特征在于，所述封堵器上设置有压力检测装置，所述压力检测装置用于检测地下盐矿内腔中的气压值。
5.根据权利要求1所述的能量利用系统，其特征在于，所述能量利用系统还包括：
6.一种地下盐矿和竖井相结合的能量利用系统的控制方法，其特征在于，用于权利要求1至5任一项所述能量利用系统；所述控制方法包括：
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在控制所述封堵器切换至第一状态之后，控制热媒流经所述环形腔道和所述内管内腔之前，还包括：
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述能量利用系统还包括：
10.一种控制器，其特征在于，用于执行权利要求6至9中任一项所述的方法。
