大规模压气储能洞室稳定性和洞周应变分析 被引量：43

1

作者 夏才初 张平阳 +2 位作者 周舒威 周瑜 王蕊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1391-1398,共8页

地下储气构造物是压气储能(CAES)电站选址的决定因素,其中人工开挖的硬岩洞室因其受地质构造限制小、适应范围广而备受关注。针对压气储能地下洞室方案选型和密闭性要求,选择了典型的洞室埋深(200、300、500 m),考虑不同的洞室形式(隧... 地下储气构造物是压气储能(CAES)电站选址的决定因素,其中人工开挖的硬岩洞室因其受地质构造限制小、适应范围广而备受关注。针对压气储能地下洞室方案选型和密闭性要求,选择了典型的洞室埋深(200、300、500 m),考虑不同的洞室形式(隧道式和大罐式)和洞室尺寸,采用Abaqus有限元软件计算出高内气压下压气储能洞室围岩的塑性区和洞周应变。通过分析开挖后和充气后两个工况下围岩的受力和变形特征,获得合适的洞室形式。当围岩级别为Ⅱ级、内压为10 MPa的情况下,埋深为300 m的圆形洞室和大罐式洞室稳定性较好,该埋深下6 m直径圆形洞室最大洞周应变为7.55410??,容积为5 310 m大罐式洞室最大洞周应变为5.54410??,以上值都在一般橡胶类高分子密封材料的正常工作范围内,这为密封材料在不同温度下的延伸率和耐久性研究提供了基础数据。 展开更多

关键词 压气储能 硬岩洞室 有限元法 稳定性 洞周应变

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压气储能电站地下储气库之压缩空气热力学过程分析 被引量：27

2

作者 刘澧源 蒋中明 +2 位作者 王江营 胡炜 李鹏 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2018年第2期78-85,共8页

为定量分析压气储能电站地下储气库内压缩空气热力学过程,在建立空气质量和能量守恒方程基础上,提出了基于FLAC3D软件平台的、考虑围岩传热影响的压缩空气热力学过程分析的差分计算方法。研究了充放气速率、最低运行压力、空气入库温度... 为定量分析压气储能电站地下储气库内压缩空气热力学过程,在建立空气质量和能量守恒方程基础上,提出了基于FLAC3D软件平台的、考虑围岩传热影响的压缩空气热力学过程分析的差分计算方法。研究了充放气速率、最低运行压力、空气入库温度、密封层材料特性对运行期压缩空气的温度和压力变化过程的影响,研究成果表明,充气阶段,压缩空气的温度和压力都将因为压缩空气与储气库围岩之间的热交换作用而出现不同程度的升高,并且在高压储气阶段出现不同程度的降低;充放气速率、最低运行压力、空气入库温度、密封层材料特性对运行期压缩空气的温度和压力变化过程影响显著;设计和运行过程中应该定量评价各种因素对储气库运行状态的影响,以保证储气库安全、可靠的运行。 展开更多

关键词 压气储能 地下储气库 压缩空气 热力学过程 能量损失

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压气储能地下储气库选型选址研究 被引量：24

3

作者 蒋中明 唐栋 +1 位作者 李鹏 李毅 《南方能源建设》 2019年第3期6-16,共11页

[目的]地下储气库选型选址是大规模压气储能电站规划设计的首要问题。[方法]通过对比分析现有文献,总结了4种地下储气库的优缺点,分析了我国适合建造地下岩穴储气库的硬岩地层分布范围及特点。基于我国第一个压气储能地下储气实验库的... [目的]地下储气库选型选址是大规模压气储能电站规划设计的首要问题。[方法]通过对比分析现有文献,总结了4种地下储气库的优缺点,分析了我国适合建造地下岩穴储气库的硬岩地层分布范围及特点。基于我国第一个压气储能地下储气实验库的实验成果论证了硬岩岩穴地下储气库建设关键技术的可行方案;最后,以广东省为例探讨了大规模压气储能电站地下储气库的规划选址方法。[结果]研究成果表明:盐岩洞穴和硬岩洞穴是大规模压气储能电站的优选地下储气库类型;在我国光伏能和风能电站规划及建设集中的地区,适合建设硬岩洞穴储气库的各种岩石地层有分布广泛。[结论]我国广泛的各类硬岩分布解决了间歇性能源富集地区修建大规模压气储能电站选址困难的问题,试验研究也表明了硬岩地层优良的力学特性有助于解决地下储气库变形稳定性及密封性等关键技术问题。总之,我国现阶段建设压气储能电站地下储气库在技术上是可行的。 展开更多

关键词 压气储能 储气库类型 规划选址 选址方法 选址流程

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地下压气储能圆形内衬洞室内压和温度引起应力计算 被引量：22

4

作者 周舒威 夏才初 +1 位作者 张平阳 周瑜 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2025-2035,共11页

地下压气储能岩石内衬洞室内,不断变化的气体内压和温度引起的应力场是关乎洞室稳定性、耐久性的重要因素,由此提出了一种计算气压和温度引起应力变化的解析方法。将内衬洞室考虑成由密封层、衬砌和围岩组成,首先建立了洞室温度和气压... 地下压气储能岩石内衬洞室内,不断变化的气体内压和温度引起的应力场是关乎洞室稳定性、耐久性的重要因素,由此提出了一种计算气压和温度引起应力变化的解析方法。将内衬洞室考虑成由密封层、衬砌和围岩组成,首先建立了洞室温度和气压求解的控制方程;利用拉普拉斯变换和叠加原理得到每个循环内洞室温度和气压随时间的变化;采用热弹性模型得到内压和温度引起的应力场。基于解析方法,给出了典型循环周期内洞室应力变化情况;接着通过一个热–力以及洞室气体耦合求解的数值模型以及不考虑密封层和衬砌的温度场解析方法来验证本文方法;最终探讨了温度对总应力的影响程度,以及不同换热系数的影响。结果表明:本文方法是可行的;温度和内压引起的密封层和衬砌内环向拉应力非常大;温度对于压气储能洞室有着不可忽略的作用,温度对于环向和纵向应力的影响程度要大于对径向应力的影响;换热系数对应力变化影响很大。 展开更多

关键词 压气储能 内衬洞室 温度 气体内压 应力 解析方法

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压气储能浅埋地下储气库性能试验研究 被引量：22

5

作者 蒋中明 李鹏 +2 位作者 赵海斌 冯树荣 唐栋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期235-241,252,共8页

利用地下岩穴进行压缩空气储能是大规模能源存储的可行方式之一。压缩空气地下储存库建设的核心任务是保证储气库的密封性和洞室结构安全性。为了验证浅埋地下储气库的可行性,在湖南平江抽水蓄能电站勘探平硐的花岗岩地层内建造了国内第... 利用地下岩穴进行压缩空气储能是大规模能源存储的可行方式之一。压缩空气地下储存库建设的核心任务是保证储气库的密封性和洞室结构安全性。为了验证浅埋地下储气库的可行性,在湖南平江抽水蓄能电站勘探平硐的花岗岩地层内建造了国内第1个硬岩浅埋衬砌地下储气室,并进行了10次完整的压缩空气充放气循环试验。试验结果表明:储气室内压缩空气温度场呈现出显著不均匀分布的特性,温控系统可以有效地控制储气室的温度变化过程。长时高压储气条件下,试验库的漏气率约为充气率的3.2%,试验库密封性能良好。在8.7 MPa的内压作用下围岩的最大变形量只有0.35 mm左右,高内压引起的变形影响区在10 m范围内,围岩变形安全性良好。试验成果有助于全面深入地认识高压地下储气库的工作性能,并为压气储能地下储气库的设计提供有益参考。 展开更多

关键词 压气储能 浅埋库 气密性 围岩力学响应

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地下储气库热力耦合数值分析动态边界条件研究 被引量：12

6

作者 蒋中明 刘澧源 +4 位作者 赵海斌 唐栋 胡炜 梅松华 李鹏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期1149-1157,共9页

为获取地下储气库围岩热力耦合效应数值分析的边界条件,基于压缩空气质量和能量守恒方程,提出了利用FLAC3D软件求解压缩空气热力学过程及储气库围岩热力耦合数值分析边界条件的确定方法,通过算例验证了压缩空气热力学过程计算方法的正... 为获取地下储气库围岩热力耦合效应数值分析的边界条件,基于压缩空气质量和能量守恒方程,提出了利用FLAC3D软件求解压缩空气热力学过程及储气库围岩热力耦合数值分析边界条件的确定方法,通过算例验证了压缩空气热力学过程计算方法的正确性。采用数值分析方法研究了充放气条件下的储气库洞壁边界条件的变化特点,分析了围岩初始温度、对流换热系数以及热传导系数对边界条件变化过程的影响。研究表明:地下储气库力学及传热分析边界在运行过程中具有十分显著的动态变化特点,并与压缩空气的状态、洞壁表面热交换特性及围岩热传导特性密切相关。 展开更多

关键词 压气储能 地下储气库 热力耦合分析 边界条件

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压气储能地下储气库衬砌裂缝分布特征及演化规律研究 被引量：7

7

作者 蒋中明 甘露 +2 位作者 张登祥 肖喆臻 廖峻慧 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期110-119,共10页

地下储气库衬砌的主要作用是将内压传递给围岩,且同时作为柔性密封层的附着基层。高内压作用下衬砌开裂可导致密封层出现反射型裂缝,进而引起高压气体的泄漏。为深入认识地下储气库衬砌的开裂特征,开发了基于FLAC3D平台的衬砌裂缝分析程... 地下储气库衬砌的主要作用是将内压传递给围岩,且同时作为柔性密封层的附着基层。高内压作用下衬砌开裂可导致密封层出现反射型裂缝,进而引起高压气体的泄漏。为深入认识地下储气库衬砌的开裂特征,开发了基于FLAC3D平台的衬砌裂缝分析程序,研究了衬砌配筋方式、配筋率、钢筋保护层厚度、围岩类别和温压循环荷载作用等因素对衬砌开裂演化特征的影响。研究成果表明:对衬砌采取合理的配筋方式和改善围岩质量的措施可有效控制衬砌裂缝的宽度;采用分区配筋的方式可有效控制圆形断面隧洞式储气库衬砌中的最大裂缝宽度,同时降低衬砌的配筋量。空气压力和温度同步变化引起的热力耦合效应还有助于减小衬砌中出现的裂缝宽度。 展开更多

关键词 压气储能 地下储气库 钢筋混凝土衬砌 衬砌开裂特征 裂缝宽度

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压气储能平江试验库受力特性数值研究 被引量：11

8

作者 蒋中明 刘澧源 +4 位作者 李双龙 刘澜婷 赵海斌 梅松华 李鹏 《长沙理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2017年第4期62-68,共7页

为了解压气储能地下储气库的受力特性,以拟建中的湖南平江压气储能地下花岗岩试验库为研究对象,基于FLAC3D平台,采用热力耦合数值分析方法,对平江压气储能试验库在温度和压力循环作用下的受力特性进行了深入研究。研究成果表明,试验库... 为了解压气储能地下储气库的受力特性,以拟建中的湖南平江压气储能地下花岗岩试验库为研究对象,基于FLAC3D平台,采用热力耦合数值分析方法,对平江压气储能试验库在温度和压力循环作用下的受力特性进行了深入研究。研究成果表明,试验库在内部空气压力及温度循环作用下,密封层、混凝土衬砌及围岩的温度、位移及应力变化呈现显著的周期性特点;循环荷载对洞壁附近位置测点的温度、位移及应力影响比远离洞壁位置处测点温度、位移和应力的影响程度要大,远离洞壁处的围岩温度与试验库内的空气温度之间存在滞后性;考虑温度应力条件下,测点位移及第一主应力比不考虑温度应力时要大,且循环次数越多,数值差越大。 展开更多

关键词 压气储能 压缩空气 地下储气库 热力耦合 循环荷载 变形特性

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基于极限分析上限定理的压气储能洞室抗隆起破坏准则 被引量：11

9

作者 徐英俊 夏才初 +2 位作者 周舒威 赵海鸥 薛小代 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1971-1980,共10页

为研究压气储能地下岩石洞室在高气体内压作用下的隆起破坏模式,基于极限分析上限定理,在假设岩体服从相关联的Hoek-Brown准则条件下推导洞室隆起破坏函数f(x)和极限内压pu的表达式,考虑到压气储能洞室热力学响应规律,建立其抗隆起破坏... 为研究压气储能地下岩石洞室在高气体内压作用下的隆起破坏模式,基于极限分析上限定理,在假设岩体服从相关联的Hoek-Brown准则条件下推导洞室隆起破坏函数f(x)和极限内压pu的表达式,考虑到压气储能洞室热力学响应规律,建立其抗隆起破坏设计准则,并且针对影响洞室隆起破坏函数f(x)和极限内压pu的参数进行敏感性分析,结果表明:压气储能洞室在高气体内压影响下的隆起破坏函数f(x)是一个典型的幂函数,其主要与岩石单轴抗压强度ciσ,Hoek-Brown经验参数A和B以及洞室埋深H有关,随着ciσ和A增大,f(x)的倾斜斜率逐渐减小,而随着参数B增大,f(x)的倾斜斜率逐渐变大;洞室的极限内压u p与破坏函数f(x)密切相关,当ciσ,A,H越大,极限内压u p的值也越大,而参数B越大,极限内压u p的值则越小。对比已有的压气储能洞室抗抬设计准则,提出的新设计准则全面考虑了岩体强度参数和破坏模式的影响,采用该准则将在安全的前提下大大降低洞室抗隆起破坏所需要的埋置深度,可以极大地减少压缩空气储能地下洞室的建设成本,有利于压缩空气储能技术的推广应用。 展开更多

关键词 地下工程 极限分析上限定理 HOEK-BROWN强度准则 压气储能 隆起破坏

原文传递

埋深对压气储能内衬洞室稳定性影响的定量分析 被引量：9

10

作者 夏才初 赵海斌 +3 位作者 梅松华 周舒威 张平阳 周瑜 《绍兴文理学院学报》 2016年第9期1-7,共7页

采用热力耦合数值模型定量分析埋深对压气储能内衬洞室稳定性的影响.通过建立洞室内空气能量和质量守恒方程、洞室传热控制方程以及热弹性受力变形控制方程,从而建立压气储能内衬洞室热力耦合计算模型.对不同埋深时的压气储能洞室其受... 采用热力耦合数值模型定量分析埋深对压气储能内衬洞室稳定性的影响.通过建立洞室内空气能量和质量守恒方程、洞室传热控制方程以及热弹性受力变形控制方程,从而建立压气储能内衬洞室热力耦合计算模型.对不同埋深时的压气储能洞室其受力变形特征进行模拟,对一个周期内的应力及变形进行分析,获得了不同埋深对压气储能内衬洞室稳定性的影响.数值模拟结果表明:埋深对密封层第一主应力和第三主应力影响不大.埋深越大,衬砌拉应力越小,而压应力越大;埋深只影响衬砌一个周期内前几个小时以及后几个小时的第三主应力值,对其余阶段应力影响不大.埋深越大,围岩压应力越大,第一主应力波动幅度越小;埋深增加,第三主应力增加.埋深越大,水平位移越小.每个时间节点洞顶竖向位移均随埋深的增加而减小. 展开更多

关键词 压气储能 内衬洞室 第一主应力 第三主应力 环向应变 洞壁位移

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压气储能地下储气库围岩累积损伤特性数值研究 被引量：9

11

作者 蒋中明 秦双专 唐栋 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期230-238,共9页

压气储能电站地下岩穴储气库围岩在循环运行工况下累积损伤效应明显。为研究大规模地下储气库围岩的累积损伤特性,基于损伤理论和FLAC3D软件平台,二次开发了适用于大规模地下储气库循环加卸载条件下的累积损伤分析程序,并对程序正确性... 压气储能电站地下岩穴储气库围岩在循环运行工况下累积损伤效应明显。为研究大规模地下储气库围岩的累积损伤特性,基于损伤理论和FLAC3D软件平台,二次开发了适用于大规模地下储气库循环加卸载条件下的累积损伤分析程序,并对程序正确性进行了验证。在此基础上,研究了储气库截面型式、洞室埋深和运行下限压力等因素对储气库围岩累积损伤特性的影响。研究表明:①储气库截面型式、洞室埋深和运行下限压力都对储气库围岩变形参数损伤影响较显著,且储气库竖直方向损伤深度都大于水平方向损伤深度;②损伤区内围岩变形参数的损伤程度和损伤变量随着洞室埋深或运行下限压力的增加而减小;③对于相同截面型式的储气库,埋深和运行下限压力不同时,储气库围岩损伤区内同一测点位置的损伤变量或变形参数差值随着循环次数的增加逐渐增大。大规模地下储气库围岩累积损伤特性对全面分析储气库的安全稳定性不可以忽略。 展开更多

关键词 压气储能 地下洞室 循环荷载 累积损伤效应 损伤理论

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考虑空气压缩因子变化影响的地下储气库热力学过程分析 被引量：8

12

作者 蒋中明 刘澧源 +2 位作者 胡炜 梅松华 李鹏 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2018年第5期902-907,共6页

为了解空气压缩因子变化对压气储能电站地下储气库热力学过程的影响,研究了考虑压缩因子变化条件下的压缩空气热力学过程的计算方法,利用实测数据论证了4种压缩因子计算方法的合理性,结合工程算例,研究了循环充放气状态下地下储气库压... 为了解空气压缩因子变化对压气储能电站地下储气库热力学过程的影响,研究了考虑压缩因子变化条件下的压缩空气热力学过程的计算方法,利用实测数据论证了4种压缩因子计算方法的合理性,结合工程算例,研究了循环充放气状态下地下储气库压缩空气温度及压力变化规律。研究表明,空气压缩因子变化对压缩空气温度和压力计算值有显著影响;循环充放气条件下空气压缩因子、温度和压力均随充放气次数的增加呈现出增大趋势,并逐渐趋于稳定;压缩空气温度计算值对压缩因子的敏感程度大于压缩空气压力计算值。将压缩空气假定为理想气体对储气库温度的估计将产生较大影响,因此,考虑压缩因子的影响是必要的。 展开更多

关键词 压气储能 地下储气库 热力学过程 压缩因子

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平江浅埋地下储气实验库力学响应数值分析 被引量：8

13

作者 蒋中明 黄毓成 +3 位作者 刘澜婷 赵海斌 梅松华 李鹏 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2019年第6期37-43,共7页

根据压气储能电站地下储气库内压缩空气压力和温度的变化特点,采用热-力耦合理论研究了平江浅埋地下储气实验库充放气循环作用下实验库各结构层的温度、应力和变形的空间分布和变化过程,探讨了密封层材料特性对实验库受力特性的影响。... 根据压气储能电站地下储气库内压缩空气压力和温度的变化特点,采用热-力耦合理论研究了平江浅埋地下储气实验库充放气循环作用下实验库各结构层的温度、应力和变形的空间分布和变化过程,探讨了密封层材料特性对实验库受力特性的影响。结果表明:压缩空气与密封层之间的热交换作用将引起密封层和混凝土内衬温度产生较大变化,而围岩温度变化相对较小;充放气过程中,实验库各结构层应力和位移呈现显著性的周期性变化;密封层材料性能差异对密封层、混凝土衬砌和围岩的受力特性有显著影响,推荐平江浅埋地下储气实验库密封层材料采用玻璃钢。 展开更多

关键词 压气储能 储气库 热-力耦合 力学响应 密封材料 平江抽水蓄能电站

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压气储能地下内衬储气库结构荷载分担解析解及影响因素分析 被引量：2

14

作者 张国华 相月 +3 位作者 王薪锦 熊峰 唐志成 华东杰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期3633-3650,共18页

与传统无内压地下工程不同,压气储能(CAES)内衬储气库承担交变温压循环膨胀荷载,作为其设计、建造基础的围岩-支护-密封结构协同受力机制、变形特征及荷载分担机制等理论体系尚未建立,亟待开展相关研究。首先,基于多层厚壁圆筒理论建立... 与传统无内压地下工程不同,压气储能(CAES)内衬储气库承担交变温压循环膨胀荷载,作为其设计、建造基础的围岩-支护-密封结构协同受力机制、变形特征及荷载分担机制等理论体系尚未建立,亟待开展相关研究。首先,基于多层厚壁圆筒理论建立储气库在高内压荷载下的受力模型,给出其应力和变形的解析解。然后,在设定计算方案下,分析储气库半径、最大储气内压、钢衬厚度等敏感参数对储气库力学响应和荷载分担占比的影响,揭示各结构径向受压、位移较小、环向受拉为主的现象;明确围岩变形模量是影响储气库力学响应最显著因素,储气库半径、最大储气内压、混凝土衬砌厚度和地应力次之,混凝土衬砌强度影响较小但强度提高有加剧开裂的可能,钢衬厚度几乎没有影响;阐明围岩是荷载承担主体,混凝土衬砌次之,钢衬几乎不承担荷载。其次,讨论了储气库充放气过程受力特征,发现其环向存在拉压转变的现象,受拉潜在开裂区随内压增大而扩大。最后,提出钢衬屈服临界内压和混凝土衬砌开裂临界内压的概念,并揭示围岩变形模量和地应力是控制钢衬和混凝土衬砌性能劣化甚至开裂的关键。相关成果为压气储能内衬储气库的设计及建造提供理论支撑。 展开更多

关键词 地下工程 压气储能 内衬储气库 理论模型 力学响应 荷载分担

原文传递

压气储能密封性技术挑战及对策 被引量：1

15

作者 龙海垚 叶继红 李树忱 《节能与环保》 2024年第2期53-58,共6页

为推进可持续能源的存储和利用,促进我国产业绿色低碳化发展,本文探讨了压气储能内衬洞室(LRC)气体泄漏的三大主要原因:结构裂缝、热力循环和材料渗透,并提出地下岩穴储气库复合式衬砌密封结构及其施工方法,有效提高了LRC系统的安全稳... 为推进可持续能源的存储和利用,促进我国产业绿色低碳化发展,本文探讨了压气储能内衬洞室(LRC)气体泄漏的三大主要原因:结构裂缝、热力循环和材料渗透,并提出地下岩穴储气库复合式衬砌密封结构及其施工方法,有效提高了LRC系统的安全稳定性和运营寿命,为完善LRC设计理论、提高LRC存储效率、保障LRC结构安全提供一定指导。 展开更多

关键词 低碳 压气储能 LRC 气体泄漏 密封性

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基于非稳态渗流过程的压气储能洞室空气渗漏率计算 被引量：5

16

作者 夏才初 徐英俊 +2 位作者 王辰霖 赵海鸥 薛小代 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1765-1773,1793,共10页

为评估压缩空气储能洞室的密封性,基于多孔介质渗流力学理论推导了一种能考虑洞室空气渗漏过程和混凝土衬砌孔隙影响的压气储能洞室空气非稳态渗流方程,给出了计算洞室衬砌内空气压强分布的近似解析解。为精确求解此类非线性抛物型方程... 为评估压缩空气储能洞室的密封性,基于多孔介质渗流力学理论推导了一种能考虑洞室空气渗漏过程和混凝土衬砌孔隙影响的压气储能洞室空气非稳态渗流方程,给出了计算洞室衬砌内空气压强分布的近似解析解。为精确求解此类非线性抛物型方程,通过有限差分法构造了一个无条件稳定的隐式差分格式,该格式具有二阶精度。进一步,对算例与现有计算结果进行对比,结果表明:与传统基于稳态径向渗流理论得到的空气渗漏估算公式相比,考虑空气非稳态渗流过程后计算得到空气渗漏量略微偏小;当混凝土衬砌渗透率小于6×10^(-20)m^(2)时,衬砌厚度为0.5 m的洞室在一个压缩空气储能循环下空气渗漏百分比小于1%,普通的抗渗混凝土均不能满足空气渗漏控制要求,需要采取特殊的密封措施;压气储能洞室的空气渗漏百分比与衬砌渗透率、储气压强、衬砌厚度等因素有关,渗透率越低、初始压强越大、衬砌厚度越大,空气渗漏百分比越小,衬砌厚度对空气渗漏的控制效果随着衬砌厚度的增大而减弱。 展开更多

关键词 压气储能 非稳态渗流 有限差分法 空气渗漏

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循环热力作用下压气储能洞室钢衬的疲劳耐久性 被引量：4

17

作者 夏才初 秦世康 +2 位作者 赵海鸥 薛小代 周瑜 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1564-1573,共10页

以大同云冈矿拟建的压气储能电站为例,构建压气储能洞室热力耦合计算模型,通过应力疲劳、应变疲劳、裂纹扩展疲劳3种疲劳分析方法对长期运行条件下钢衬的耐久性进行研究。结果表明:钢衬疲劳寿命计算中必须考虑裂纹扩展的影响,应力疲劳... 以大同云冈矿拟建的压气储能电站为例,构建压气储能洞室热力耦合计算模型,通过应力疲劳、应变疲劳、裂纹扩展疲劳3种疲劳分析方法对长期运行条件下钢衬的耐久性进行研究。结果表明:钢衬疲劳寿命计算中必须考虑裂纹扩展的影响,应力疲劳法和应变疲劳法由于没有考虑裂纹扩展的影响,会使疲劳寿命计算结果偏大;钢衬疲劳寿命主要受围岩弹性模量、洞室运营压力和初始裂纹尺寸影响,围岩弹性模量越大、洞室运营压力及初始裂纹尺寸越小,相应的钢衬疲劳寿命就越大;此外,钢衬疲劳寿命随着钢衬厚度的增加而增加,但存在一个最佳厚度,当钢衬厚度大于该厚度时,钢衬的疲劳寿命将不会有明显变化。 展开更多

关键词 压气储能 疲劳耐久性 热力耦合 钢衬密封层

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圆形截面隧道式储气库群布局参数研究

18

作者 周小松 闫磊 +2 位作者 黄康康 孙高博 刘卫 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第S01期205-212,共8页

内衬式硬岩储气库因其相较于盐穴、废弃矿洞等储气库,具有不受特殊地理条件限制且能承受更高压力等优点,是当前最有前景的储能方式。随着大规模的压气储能电站的出现,单一储气库势必无法满足储能所需,因此对储气库群的研究具有现实意义... 内衬式硬岩储气库因其相较于盐穴、废弃矿洞等储气库,具有不受特殊地理条件限制且能承受更高压力等优点,是当前最有前景的储能方式。随着大规模的压气储能电站的出现,单一储气库势必无法满足储能所需,因此对储气库群的研究具有现实意义。本文建立3个平行的圆形截面隧道式储气库群三维模型,研究了埋深、洞径、间距3个影响因素对围岩变形和塑性区的影响规律,提出圆形隧道式储气库群布局建议。结果表明:三者对储气库群稳定性的影响程度从大到小依次为:埋深、洞径、间距;埋深越大,围岩变形越小;随着洞径的增加,围岩变形整体上呈增大趋势;随着间距的增大,围岩变形趋于稳定。运行压力为10 MPa时,圆形截面隧道式储气库群的最优布局参数:埋深为300 m、洞径为15 m、间距为0.5 D。 展开更多

关键词 压气储能 储气库群 布局参数

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压气储能地下储气库压缩湿空气热力学模型 被引量：4

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作者 蒋中明 郭菁 唐栋 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期638-646,共9页

为了解地下储气库内的湿度变化过程及其对压缩空气热力学过程的影响,基于压缩空气热力学理论,分析了水蒸气的相变传热机理,提出了考虑空气湿度因子影响的压缩空气热力学模型,并进行了验证。通过算例,分析了湿度变化对压缩空气压力与温... 为了解地下储气库内的湿度变化过程及其对压缩空气热力学过程的影响,基于压缩空气热力学理论,分析了水蒸气的相变传热机理,提出了考虑空气湿度因子影响的压缩空气热力学模型,并进行了验证。通过算例,分析了湿度变化对压缩空气压力与温度变化规律的影响以及储气库冷凝与蒸发效应。研究结果表明,入库气体含湿量大小对储气库压缩空气的压力影响较弱,对压缩空气的温度影响较为显著。在放气阶段,储气库内的相对湿度逐渐升高,并有可能达到100%,从而产生冷凝现象;在充气阶段,储气库内的相对湿度逐渐降低,并将产生蒸发现象。储气库内的冷凝水量总体上大于蒸发量。工程设计时,应关注储气库长期运行后的冷凝水处理问题。 展开更多

关键词 压气储能 地下储气库 压缩湿空气 热力学过程 冷凝水

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考虑剪切变形的高压储气洞室复合式预设缝衬砌力学特性

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作者 张格诚 徐晨 夏才初 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3533-3544,共12页

在高内压下,压缩空气储能地下洞室钢筋混凝土衬砌的开裂问题难以避免,为了控制混凝土衬砌的裂缝宽度,衬砌的配筋率往往非常高,甚至高到难以配筋。这不仅增加了地下洞室的建造成本,也降低了压缩空气储能系统的压力上限。为了解决这一问题... 在高内压下,压缩空气储能地下洞室钢筋混凝土衬砌的开裂问题难以避免,为了控制混凝土衬砌的裂缝宽度,衬砌的配筋率往往非常高,甚至高到难以配筋。这不仅增加了地下洞室的建造成本,也降低了压缩空气储能系统的压力上限。为了解决这一问题,提出了高压储气洞室的预设缝衬砌结构,通过对衬砌预设缝释放环向拉伸变形进而降低衬砌所受拉力。但由于衬砌与初期支护间的剪切应力也会对衬砌结构产生拉应力,在预设缝附近(15°范围内)衬砌内钢筋的拉应力得到了有效降低,但远端处衬砌拉应力仍较大。因此,在衬砌和初支之间设置了滑动层,以达到减摩降阻的目的。滑动层的剪切刚度对钢筋应力影响很大。滑动层剪切刚度越小,衬砌钢筋的应力越低。由于滑动层无法实现完全光滑,在高内气压下衬砌钢筋应力仍然很大。为了进一步降低衬砌结构拉应力,提出了分层变形释放的高压储气洞室结构方案,即在衬砌结构预设缝的基础上,初期支护也采用预设缝结构,且初支的预设缝与衬砌的预设缝设在相同位置处。计算结果表明,高压储气洞室采用复合式预设缝结构后,初支与围岩之间发生了相对剪切变形,进而初支与衬砌间的相对剪切变形得到了一定程度的降低,相应的衬砌最大裂缝宽度也得到减小。因此,在高内压条件下,可以采用预设缝钢筋混凝土衬砌结构,衬砌与初支之间设置滑动层;内压进一步升高后,还可以采用初支、衬砌均设置预设缝的复合式衬砌结构分层释放变形,以降低衬砌拉应力。 展开更多

关键词 压气储能 地下内衬洞室 预设缝衬砌 剪切变形 可伸缩初期支护

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