压缩空气储能岩穴储气库技术及应用进展分析报告-培训课件

提 纲1、CAES技术简介2、人造洞穴储气库核心技术3、人造洞穴储气库设计流程4、工程应用题5、团队成果简介1、简介一空气储能空气发电压缩空气储能（compressed

air

energystorage，简称CAES）是一种利用压缩空气作为介质来储存能量的技术。压缩膨胀原理1、简介投资和运行成本效率和寿命系统规模和工作时间压缩空气储能系统优点：容量大：大于100MW

；经济性好：建造和运行成本低；(3)寿命长：40~50年；(4)效率高：60~70%；选址易：不受地形条件限制；环保性好：无污染1、简介核心技术：1）发电设备及储能系统集成技术中科院、清华大学、沈鼓、陕鼓、东方电气等等1、简介盐岩洞穴人造岩穴废弃矿井含水层钢罐核心技术：

2）大规模储气装置建造技术地面 地下2、人造洞穴储气库核心技术高压气体密封技术-瓶颈技术1450 50014501450500FRP35004000整体式衬砌密封结构型式：刚性密封层；柔性密封层整体式衬砌刚性密封柔性密封装配式衬砌柔性密封压缩逐级加、卸载全过程曲线拉伸试验全过程应力应变曲线极限拉伸强度约2.5MPa！极限拉伸应变大于30！2、人造洞穴核心技术柔性密封结构-新型柔性防渗结构混凝土及材料2、人造洞穴储气库核心技术高压气体密封技术-瓶颈技术技术及可靠性易老化，耐高温差焊缝泄漏，界面脱落整体式衬砌：裂缝不可控装配式衬砌：裂缝可控性好350040001450 50014501450500FRP密封材料橡胶金属板玻璃钢/FRP柔性混凝土需要现场涂刷可喷涂施工气密性好好好好密封层压陷疲劳破坏选址流程风资源分布图光资源分布图区域地质构造地震烈度分布蓄能电站区域性选址储气库选址区域地质构造水文地质条件备选岩层分布岩体力学特性废弃矿井可利用性蓄能电站区域性选址调节电力峰谷改善电力品质电力负荷中心3、人造洞穴储气库设计流程储气库选址选址原则安全可靠性、技术可行性、经济合理性1）洞室设计2）合理埋深3）稳定措施4）密封技术5）堵头设计6）交通巷道7）排水系统8）监控措施9）运行方式断面型式：竖井式、罐式、隧洞式。平面布局：双洞室及多洞室、洞室间距。储气库容积及截面尺度：单洞室容积、总容积、洞室截面合理尺度3、人造洞穴储气库设计流程地下储气库设计理论体系影响因素：最大运行压力、几何形状（罐式或洞式）和尺度、上覆岩层压力等。确定方法：数值分析法、极限平衡法1）洞室设计2）合理埋深3）稳定措施4）密封技术5）堵头设计6）交通巷道7）排水系统8）监控措施9）运行方式稳定性评价：整体稳定性、局部稳定性、长期稳定性。评价方法：数值法、极限平衡法支护措施：砼衬砌、锚杆、锚索、固结灌浆等。地下储气库设计理论体系固结灌浆钢筋砼衬砌3、人造洞穴储气库设计流程1）洞室设计2）合理埋深3）稳定措施4）密封技术5）堵头设计6）交通巷道7）排水系统8）监控措施9）运行方式密封措施类型：整体衬砌密封结构、分片式衬砌密封结构、水幕系统。密封层材料：钢板、橡胶、玻璃钢、防渗混凝土等。地下储气库设计理论体系柔性混凝土密封结构及材料研发3、人造洞穴储气库设计流程1）洞室设计2）合理埋深3）稳定措施4）密封技术5）堵头设计6）交通巷道7）排水系统8）监控措施9）运行方式堵头型式：双锥型。堵头设计：几何尺寸设计、结构设计、密封门构造及结构设计。稳定性评价：堵头整体稳定性、围岩局部稳定性地下储气库设计理论体系交通组织型式：竖井式、斜坡道。交通巷道设计：巷道断面型式、尺度大小、结构设计等。巷道稳定性评价：整体稳定性、围岩局部稳定性。3、人造洞穴储气库设计流程1）洞室设计2）合理埋深3）稳定措施4）密封技术5）堵头设计6）交通巷道7）排水系统8）监控措施9）运行方式积水量计算：积水来源为冷凝水，可根据压缩空气温度和湿度的变化进行计算集水坑设计：根据潜水泵排水能力及运行要求确定积水坑尺寸。抽排系统设计：积水坑排水方式选择、排水管路设计、防水及防气渗设计。地下储气库设计理论体系3、人造洞穴储气库设计流程1）洞室设计2）合理埋深3）稳定措施4）密封技术5）堵头设计6）交通巷道7）排水系统8）监控措施9）运行方式压缩空气监控指标：压缩空气温度、湿度和压力储气库结构监控指标：围岩及结构变形、应力、温度、孔隙压力、接触面开合度等地下储气库设计理论体系Fibre

SensorsTemperaturesensorsHumiditysensorPressuresensorReiforcementmetersJiont

metersNon-stressmetersMultipointextensometersDataacquisition

cardComputerCavern3、人造洞穴储气库设计流程4、人造岩穴储气库工程应用河北张北:100MW/400MWh，钢罐+岩穴辽宁朝阳：300MW/1500MWh，人工硐室(2022.9.13)湖南湘乡：3x300MWx6h人工硐室(2022.11.16)陕西汉中:100MW/800MWh，人工硐室(2022.6.22)湖南邵阳:100MW/400MWh,石膏矿洞(2022.10.28)[1]王富强,王汉斌,武明鑫,宗万波,王欢,李鹏.压缩空气储能技术与发展[J].水力发电,2022,48(11):10-15.5、团队成果简介长沙理工大学蒋中明教授研究团队长期聚焦能源(石油、天然气、压缩空气)地下存储与开发利用相关理论与技术研究，在压气储能技术领域发表SCI、EI及国内权威期刊论文20余篇，申请及获授权发明专利9项。培养博士、硕士11人。设计并指导建造了国内第一个浅埋岩穴地下储气实验库；正开展国内第一个废弃石膏矿洞压气储能电站可行性研究；发明了地下储气库新型密封材料及密封层结构；构建了系统化的岩穴储气库设计理论与方法；获得了岩穴储气库建造核心专利10项。部分授权及已公开发明专利：一种地下水封洞库渗流场智能调控系统及调控方法，ZL

201910499557.7一种水封地下储油洞库水封效果测控装置，ZL

201310162669.7一种地下储气库及其混凝土分缝自适应回弹增压密封装置，ZL201910343154.3一种地下岩穴储气库及混凝土衬砌分缝防气渗构造，ZL201910343153.9[5]一种地下储气库，202020331290.5[6]一种压气储能地下储气库蓄热及温控装置，ZL201911200415.2[7]一种地下储气库及构建