废弃矿井压缩空气储能技术研究现状与新设计构想
王汉鹏1
武允昊1
张冰2
范建国3
李梦天4
隋建才5
王伟1
孙德康1
1.山东大学隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室,山东 济南 250061;山东大学齐鲁交通学院,山东 济南 250061;山东大学岩土与地下工程研究院,山东 济南 2500612.山东大学隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室,山东 济南 250061;山东大学岩土与地下工程研究院,山东 济南 2500613.山东大学隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室,山东 济南 250061;山东能源集团,山东 济南 2551204.山东大学隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室,山东 济南 250061;山东大学未来技术学院,山东 济南 2500615.山东能源集团,山东 济南 255120
摘要：压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage,CAES)可广泛应用于电网削峰填谷和大规模新能源消纳,具有装机容量大、使用寿命长、清洁环保等优点,被视为最有前途的大规模储能技术之一.目前国内外主要依托层状盐穴或盐丘来建设CAES储气库,但由于选址条件苛刻等原因,CAES产业的发展受到了极大限制.近年来,随着国内矿井的大量关闭,许多地下空间资源被浪费,因此利用废弃矿井建设CAES电站就具有了巨大的生态经济效益与广袤的发展前景.因此,系统梳理了CAES各类储气库建设现状与优缺点,总结了废弃矿井CAES储气库的建设与选址要求,分析了当前废弃矿井CAES储气库面临的安全风险与限制瓶颈.为避免CAES储气库建设与运营过程中存在的安全风险,提出了新的储气库建设方案——管道布设型废弃矿井储气库(利用大直径无缝钢管作为储气空间,缝隙内填充松散充填体进行承压),与传统储气库建设方案相比,该方案具有以下优势:极大降低了储气库对矿区地质构造、围岩渗透性、围岩稳定性等条件的选址要求,增加了选址范围;可利用现有管道施工工艺与技术装备,降低储气库建设难度;提高了储气库的密封性能,保障无气体泄漏风险;改善了围岩应力环境,提高了储气库稳定性;避免储气库受腐蚀影响,增加了储气库的耐久性能.最后以鄂庄废弃煤矿为例,给出了管道布设型储气库改造建设方案,储气库改造建设完成后,总容积可达4.5×105 m3,发电功率可达400 MW,可产生良好的经济效益.管道布设型废弃矿井储气库设计构想为废弃矿井CAES技术发展提供了新思路,具有大规模推广应用的潜力.
关键词：废弃矿井地下空间利用压缩空气储能储气库管道
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(5217407781)国家重大科研仪器研制资助项目(52227901)泰山学者工程专项经费资助项目(tstp20230603)
论文发表日期：2025-04-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：16( 29-44 )
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