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基于地下內(nèi)襯硐庫的壓縮空氣儲能，以其發(fā)電時間長、規(guī)模大、建設周期短、選址靈活、工程造價低、運行周期長、環(huán)境友好等優(yōu)勢，在新型儲能領(lǐng)域展現(xiàn)了較強的生命力，將有力地促進新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建和新能源的高質(zhì)量發(fā)展。與傳統(tǒng)地下空間的運行特點有較大不同，在充放氣過程中，硐庫不僅需要承受交變高內(nèi)壓膨脹壓力，同時伴隨著顯著的溫度變化。壓縮空氣儲能地下內(nèi)襯硐庫的運營周期通常以天為單位，即每日要完成一次充氣、保壓、放氣、保壓的工作循環(huán)。頻繁、快速的充氣和放氣過程，使得庫內(nèi)產(chǎn)生顯著的溫度變化，加上交變的庫內(nèi)壓力，將對密封結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)。
為此，中國科學院武漢巖土力學研究所計算巖石力學研究團隊提出了一種新的基于壓縮空氣動力學的庫內(nèi)溫壓計算方法，通過模擬工程尺度庫內(nèi)氣體流動，可以為地下儲氣庫提供更加真實、全面的熱力學行為模擬和預測。團隊采用該方法開展了熱力學條件下硐庫選型參數(shù)研究、硐庫運營期變化規(guī)律以及密封結(jié)構(gòu)傳熱特性相關(guān)研究，主要研究成果如下：1）長徑比較小時，庫內(nèi)溫度分布較為均勻，隨著長徑比的增大，庫內(nèi)溫度出現(xiàn)分層現(xiàn)象，并在硐庫尾端出現(xiàn)高溫區(qū)（悶頂效應）；2）進氣溫度和充氣流速是影響首次充氣加壓階段硐內(nèi)平均溫度的關(guān)鍵因素，循環(huán)運營階段，硐內(nèi)壓力工作壓力之間規(guī)律波動，庫內(nèi)空氣平均溫度隨著運營時間增加呈下降趨勢，并趨于穩(wěn)定；3）受庫內(nèi)空氣對流換熱與熱傳導的影響，密封層與襯砌在整個工作條件下溫度變化明顯，圍巖溫度在小范圍內(nèi)受到庫內(nèi)溫度影響。該研究成果為壓縮空氣儲能地下儲氣庫的結(jié)構(gòu)設計和溫控設計提供了理論依據(jù)和方法。
研究成果發(fā)表于熱力發(fā)電、Journal of Energy Storage等期刊。研究工作得到了湖北省自然科學基金（三峽創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金）重點項目(2022CFD031， 2024AFD361)、國家自然科學基金項目(12302507)等項目資助。
????論文鏈接：
????DOI:10.19666/j.rlfd.202403051
????DOI:10.1016/j.est.2024.113253
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