实验室压缩空气储能地下内衬硐库温压响应与结构传热特性研究取得进展

    基于地下内衬硐库的压缩空气储能，以其发电时间长、规模大、建设周期短、选址灵活、工程造价低、运行周期长、环境友好等优势，在新型储能领域展现了较强的生命力，将有力地促进新型电力系统的构建和新能源的高质量发展。与传统地下空间的运行特点有较大不同，在充放气过程中，硐库不仅需要承受交变高内压膨胀压力，同时伴随着显著的温度变化。压缩空气储能地下内衬硐库的运营周期通常以天为单位，即每日要完成一次充气、保压、放气、保压的工作循环。频繁、快速的充气和放气过程，使得库内产生显著的温度变化，加上交变的库内压力，将对密封结构的安全性和稳定性带来挑战。

    为此，岩土力学与工程安全重点实验室计算岩石力学研究团队提出了一种新的基于压缩空气动力学的库内温压计算方法，通过模拟工程尺度库内气体流动，可以为地下储气库提供更加真实、全面的热力学行为模拟和预测。团队采用该方法开展了热力学条件下硐库选型参数研究、硐库运营期变化规律以及密封结构传热特性相关研究，主要研究成果如下：1）长径比较小时，库内温度分布较为均匀，随着长径比的增大，库内温度出现分层现象，并在硐库尾端出现高温区（闷顶效应）；2）进气温度和充气流速是影响首次充气加压阶段硐内平均温度的关键因素，循环运营阶段，硐内压力工作压力之间规律波动，库内空气平均温度随着运营时间增加呈下降趋势，并趋于稳定；3）受库内空气对流换热与热传导的影响，密封层与衬砌在整个工作条件下温度变化明显，围岩温度在小范围内受到库内温度影响。该研究成果为压缩空气储能地下储气库的结构设计和温控设计提供了理论依据和方法。

    研究成果发表于热力发电、Journal of Energy Storage等期刊。研究工作得到了湖北省自然科学基金（三峡创新发展联合基金）重点项目(2022CFD031， 2024AFD361)、国家自然科学基金项目(12302507)等项目资助。

    论文链接：

    DOI:10.19666/j.rlfd.202403051

    DOI:10.1016/j.est.2024.113253