• <tr id="yyy80"></tr>
  • <sup id="yyy80"></sup>
  • <tfoot id="yyy80"><noscript id="yyy80"></noscript></tfoot>
  • 99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

    壓氣儲能電站地下儲氣庫之壓縮空氣熱力學(xué)過程分析

    2018-04-04 05:34:06劉澧源蔣中明王江營
    儲能科學(xué)與技術(shù) 2018年2期
    關(guān)鍵詞:壓氣儲氣儲氣庫

    劉澧源,蔣中明,王江營,胡 煒,李 鵬

    ?

    壓氣儲能電站地下儲氣庫之壓縮空氣熱力學(xué)過程分析

    劉澧源1, 2,蔣中明1, 2,王江營1,胡 煒1,李 鵬3

    (1長沙理工大學(xué)水利工程學(xué)院,湖南 長沙 410114;2水沙科學(xué)與水災(zāi)害防治湖南省重點(diǎn)實驗室,湖南 長沙 410114;3中國電建中南勘測設(shè)計研究院有限公司,湖南 長沙 410014)

    為定量分析壓氣儲能電站地下儲氣庫內(nèi)壓縮空氣熱力學(xué)過程,在建立空氣質(zhì)量和能量守恒方程基礎(chǔ)上,提出了基于FLAC3D軟件平臺的、考慮圍巖傳熱影響的壓縮空氣熱力學(xué)過程分析的差分計算方法。研究了充放氣速率、最低運(yùn)行壓力、空氣入庫溫度、密封層材料特性對運(yùn)行期壓縮空氣的溫度和壓力變化過程的影響,研究成果表明,充氣階段,壓縮空氣的溫度和壓力都將因為壓縮空氣與儲氣庫圍巖之間的熱交換作用而出現(xiàn)不同程度的升高,并且在高壓儲氣階段出現(xiàn)不同程度的降低;充放氣速率、最低運(yùn)行壓力、空氣入庫溫度、密封層材料特性對運(yùn)行期壓縮空氣的溫度和壓力變化過程影響顯著;設(shè)計和運(yùn)行過程中應(yīng)該定量評價各種因素對儲氣庫運(yùn)行狀態(tài)的影響,以保證儲氣庫安全、可靠的運(yùn)行。

    壓氣儲能;地下儲氣庫;壓縮空氣;熱力學(xué)過程;能量損失

    壓氣儲能(compressed air energy storage,簡稱CAES)是一種新型物理儲能技術(shù),是指在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期將電能用于壓縮空氣,并把高壓空氣封存在儲氣庫內(nèi),然后在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機(jī)發(fā)電。

    與抽水蓄能電站儲存勢能不同,壓氣儲能電站儲存的能量是空氣的熱能和壓力勢能。前者通過高度差來實現(xiàn)能量儲存,一旦上庫的高程及庫容大小確定后,儲存在上庫水體中的勢能一般損失很小。而壓縮空氣中的能量包括熱能和壓力勢能。在壓氣儲能電站的整個運(yùn)行過程中,儲氣庫內(nèi)氣體的溫度和壓力不斷發(fā)生著變化,并相互影響。從熱力學(xué)的角度來看,LUX[1]的結(jié)論是存儲空氣壓力每升高1 MPa,溫度將增加13℃。因此,壓縮空氣的熱力學(xué)過程對壓氣儲能電站能量存儲效率有很大的影響。同時,伴隨壓縮空氣大幅度的升溫升壓和降溫降壓過程,地下巖穴型儲氣庫的密封層、內(nèi)襯和圍巖等結(jié)構(gòu)的溫度、應(yīng)力及變形都將產(chǎn)生相應(yīng)的變化。儲氣庫結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形的改變勢必會對儲氣庫的安全運(yùn)行形成一定的影響。因此,儲氣庫內(nèi)壓縮空氣的熱力學(xué)變化過程對于如何合理確定壓氣儲能電站的各種運(yùn)行參數(shù)起著至關(guān)重要的作用。

    關(guān)于壓氣儲能電站儲氣庫內(nèi)壓縮空氣的熱力學(xué)過程變化特性,國內(nèi)外部分學(xué)者進(jìn)行了非常有益的研究,并取得了基礎(chǔ)性的研究成果。如KIM等[2]運(yùn)用TOUGH-FLAC軟件對壓氣儲能內(nèi)襯洞室內(nèi)壓縮空氣的溫度和壓力變化過程進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了儲氣庫內(nèi)氣體溫度和壓力的循環(huán)變化規(guī)律;KUSHNIR等[3]通過建立壓氣儲能洞室的熱力學(xué)控制方程,運(yùn)用無量綱因子法推導(dǎo)了求解洞室溫度和壓力的解析解;ZHOU等[4]在KUSHNIR的基礎(chǔ)上,考慮了壓縮空氣與地下洞室熱交換以及圍巖熱傳導(dǎo)的影響,推導(dǎo)了求解洞室溫度和壓力及密封層、襯砌和圍巖附加應(yīng)力的解析解;XIA等[5]在KUSHNIR的解析解基礎(chǔ)上,提出了洞室空氣溫度和壓力計算的簡化解析解;ZHOU等[6]進(jìn)一步以XIA的簡化 解為基礎(chǔ),提出了考慮洞庫空氣泄漏狀態(tài)下壓縮 空氣溫度和壓力以及圍巖應(yīng)力、位移的迭代計算 方法。

    為更加全面真實的反映地下儲氣庫內(nèi)壓縮空氣的熱力學(xué)變化過程,本工作對KUSHNIR所提出的控制方程采用差分計算方法進(jìn)行求解;利用FLAC3D軟件平臺,通過FISH語言編寫命令流來獲得壓縮空氣溫度和壓力變化的解析解,結(jié)合圍巖換熱及傳熱特性的數(shù)值模擬,并反饋到解析解中,以消除解析解算法中圍巖溫度為常量的假定[4]對壓縮空氣熱力學(xué)過程分析的影響。在此基礎(chǔ)上,針對影響壓縮空氣熱力學(xué)特性的各種參數(shù)進(jìn)行敏感性研究,以便為儲氣庫正常工作的運(yùn)行參數(shù)的確定提供參考。

    1 儲氣庫內(nèi)壓縮空氣熱力學(xué)過程的求解方法

    1.1 熱力學(xué)控制方程

    對于巖穴地下儲氣洞室,其容積通常為一常量。如果密封層氣密性良好,儲氣庫漏氣量可以忽略不計。對此,KUSHNIR[3]提出了儲氣庫壓縮空氣的熱力學(xué)控制方程如式(1)~式(4)

    (4)

    對于洞室中的氣體焓和內(nèi)能的表達(dá),可以由下式替換:

    式中,c為空氣等壓比熱容,J/(kg·K);T為注入的空氣溫度,K;0為洞室內(nèi)氣體的初始溫度,K;0為洞室內(nèi)氣體的初始密度,kg/m3;為對的導(dǎo)數(shù)。

    1.2 數(shù)值差分法

    由式(2)、式(4)、式(6)可以得到能量守恒公式:

    充氣及高壓儲存階段

    放氣及低壓儲存階段

    儲氣庫開始運(yùn)行后洞室內(nèi)空氣的密度為

    洞室壓力計算式如下

    1.3 數(shù)值算例

    儲氣庫內(nèi)壓縮空氣的熱力學(xué)過程是一個非常復(fù)雜的溫度與壓力之間的耦合過程。壓氣儲能電站運(yùn)行過程中,充放氣速率、最低運(yùn)行壓力、入庫空氣溫度、圍巖初始溫度、密封層材料(換熱系數(shù)及熱傳導(dǎo)系數(shù))等因素對儲氣庫內(nèi)壓縮空氣的溫度和壓力都有著不同程度的影響。為深入認(rèn)識上述因素對壓縮空氣熱力學(xué)過程的影響,以文獻(xiàn)[7]中的算例為例,基于FLAC3D平臺,采用數(shù)值差分法研究地下儲氣庫壓縮空氣的熱力學(xué)過程。

    (1)計算模型及邊界條件 根據(jù)文獻(xiàn)[7]的數(shù)據(jù)建立模型,儲氣庫容積取30×104m3,洞徑為8.0 m,長1492 m,混凝土襯砌厚度0.5 m,密封層材料取為玻璃鋼,厚度0.05 m。假定儲氣室內(nèi)的壓縮空氣熱量向洞周圍巖各個方向均勻傳熱,那么熱傳導(dǎo)分析的數(shù)值模型采用一維傳熱模型進(jìn)行分析,數(shù)值模型尺度取1 m×1 m×20 m,計算網(wǎng)格如圖1所示。

    圖1 熱傳導(dǎo)分析模型

    邊界條件:儲氣庫洞壁處為對流換熱邊界,右端巖石邊界為固定溫度邊界,模型上下及前后邊界面為絕熱邊界。

    主要計算參數(shù)如表1所示。

    表1 計算參數(shù)

    (2)計算方案 儲氣庫內(nèi)最高氣壓均控制在10 MPa左右。為了驗證各影響因素對試驗庫內(nèi)壓縮空氣溫度和壓力的影響,擬定計算方案如表2所示。

    表2 計算方案

    2 計算結(jié)果及分析

    (1)充放氣速率對壓縮空氣熱力學(xué)過程的影 響 充放氣速率的大小代表了壓氣儲能電站所需的壓縮機(jī)和透平機(jī)功率的大小。充氣速率越大,表明達(dá)到儲氣庫設(shè)計氣壓所需的時間越短;相同庫容下放氣速率越大,則可供發(fā)電的時間越短。壓氣儲能電站設(shè)計工況下的充放氣運(yùn)行時間與充放氣速率存在對應(yīng)關(guān)系,如表3所示。壓縮空氣儲能電站的設(shè)計方案中一個循環(huán)總時間一般為1天,即24 h。計算時,充氣時間起點(diǎn)為0 h;放氣的時間起點(diǎn)在第12 h。充(放)氣時間越短,壓縮空氣高(低)壓儲存的時間就越長。

    表3 充放氣速率與時間對照表

    圖2為不同充放氣速率下計算得到的試驗庫內(nèi)壓縮空氣溫度和壓力變化過程圖。由圖2(a)可見,充氣達(dá)到相同的設(shè)計壓力(10 MPa)條件下,充氣時間越短(充氣速率越大),壓縮空氣達(dá)到的最高溫度值越大。充氣時間為6 h時,壓縮空氣最高溫度達(dá)到了142.8 ℃;充氣時間為8 h時,壓縮空氣最高溫度為137.1 ℃;充氣時間為10 h時,壓縮空氣的最高溫度為132 ℃。

    圖2 充氣階段壓縮空氣溫度和壓力變化過程線

    壓縮空氣進(jìn)入高壓儲存階段后,由于壓縮空氣與洞壁之間存在的熱交換作用以及圍巖的熱傳導(dǎo)作用,使得試驗庫內(nèi)的壓縮空氣溫度出現(xiàn)大幅度下降。高壓儲氣時間為6 h時,空氣溫度由142.8 ℃降為120.1 ℃,下降了15.9%;高壓儲氣時間為4 h時,空氣溫度由137.1 ℃降為122.6 ℃,下降了10.6%;高壓儲氣時間為2 h時,空氣溫度由132 ℃降為125 ℃,下降了5.3%。儲氣時間越短,空氣溫度下降幅度越小,熱量損失越少。

    儲氣庫內(nèi)壓縮空氣溫度的下降將導(dǎo)致壓縮空氣的壓力相應(yīng)減小,如圖2(b)所示。高壓儲氣時間不同,壓縮空氣壓力下降幅度也不同。高壓儲氣時間分為6 h、4 h、2 h時,壓縮空氣最高壓力分別從10 MPa降低至9.47 MPa、9.72 MPa、9.86 MPa。由此可見,壓縮空氣存儲的時間越長,壓力損失越多。

    圖3表明充氣及高壓儲氣時間相同條件下,放氣時間越短(放氣速率越大),壓縮空氣溫度降低幅度越大。在放氣過程中,儲氣庫內(nèi)的空氣溫度將出現(xiàn)負(fù)溫;放氣結(jié)束后(低壓儲存時段內(nèi)),儲氣庫內(nèi)壓縮空氣的溫度將逐步上升,并恢復(fù)到圍巖初始溫度值附近。

    圖3 放氣階段壓縮空氣溫度和壓力變化過程

    放氣運(yùn)行時間為2 h、4 h和6 h時,儲氣庫內(nèi)壓縮空氣的最低溫度分別可降至-16.7 ℃、-15.8 ℃和-14.5 ℃,壓縮氣體溫度保持負(fù)溫狀態(tài)的持續(xù)時間分別為1.82 h、2.17 h和2.41 h。壓縮空氣出現(xiàn)負(fù)溫情況,對儲氣庫圍巖的應(yīng)力和變形都可能帶來不利影響。

    3.積極推動中小企業(yè)通過債券市場融資。在堅持間接融資為主的前提下,加快發(fā)展直接融資,把社會游資引入直接融資市場。同時,需要進(jìn)一步健全擔(dān)保體系,完善抵押制度,擴(kuò)大信貸供給量。要進(jìn)一步完善外匯管理體制,健全人民幣匯率形成機(jī)制,保持幣值穩(wěn)定,避免投機(jī)性資金抽逃而引起的大起大落。同時,可以嘗試?yán)眯录夹g(shù)、新手段發(fā)展網(wǎng)絡(luò)融資等新業(yè)務(wù),提高民間資金的利用效率。

    儲氣庫的充放氣速率大小決定了電站運(yùn)行時的充放氣時間長短,也是壓氣儲能電站的一個重要運(yùn)行參數(shù)。一般地,當(dāng)充氣速率越大,壓縮空氣溫度上升值越大,與洞壁之間的溫差越大,熱交換量也越大,高壓儲存階段的熱量損失越大,氣體壓力損失也越大。此外,壓縮空氣儲存時間越長,能量損失越大。故在壓氣儲能電站運(yùn)行的時候,要合理選擇充放氣速率的大小,以盡量提高發(fā)電效率。

    (2)最低運(yùn)行壓力對壓縮空氣熱力學(xué)過程的影響 圖4為不同最低運(yùn)行壓力下計算得到的試驗庫內(nèi)壓縮空氣溫度和壓力變化過程圖。

    圖4 壓縮空氣溫度和壓力變化過程

    由圖4可知,最低運(yùn)行壓力越小,運(yùn)行壓力差越大,充氣結(jié)束時儲氣庫內(nèi)壓縮空氣溫度越高,高壓儲存時段內(nèi)熱交換損失的熱量也越多。最低運(yùn)行壓力0=0.1 MPa、1 MPa、3 MPa和5 MPa時,高壓儲氣階段空氣溫度下降率分別為10.59%、10.54%、9.90%和8.83%,最高溫度分別從136.9 ℃、125.2 ℃、97.3 ℃和70.9 ℃降至122.4 ℃、122.0 ℃、87.7 ℃和64.6 ℃。

    在相同放氣時間條件下,最低運(yùn)行壓力0=0.1 MPa、1 MPa、3 MPa和5 MPa時,放氣階段的最低溫度分別為-114.0 ℃、-56.6 ℃、-11.5 ℃和5.9 ℃,空氣負(fù)溫狀態(tài)持續(xù)時間分別為2.73 h、5.58 h、3.32 h和0 h(0=5 MPa時未出現(xiàn)負(fù)溫)。

    同樣,高壓儲氣階段由于空氣溫度的降低也引起壓縮空氣壓力的降低。最低運(yùn)行壓力為0.1 MPa和5 MPa時,儲氣庫內(nèi)壓縮空氣壓力損失分別為0.347 MPa和0.182 MPa。故運(yùn)行壓力差越小,高壓儲氣階段的氣壓損失越小。

    最低運(yùn)行壓力代表的物理意義是電站運(yùn)行時的可用壓力差。壓力差越大,一個充放氣循環(huán)可用能量就越大。運(yùn)行壓力差對放氣發(fā)電后的空氣溫度有很大的影響。壓力差越大,氣體溫度降低幅度越大,甚至在放氣階段可導(dǎo)致儲氣庫內(nèi)的空氣長期出現(xiàn)負(fù)溫狀態(tài),影響圍巖結(jié)構(gòu)的安全性。

    如圖5所示,入庫溫度越高,充氣完成時刻 儲氣庫內(nèi)的空氣溫度越高,空氣入庫溫度T=10 ℃、30 ℃和50 ℃時,儲氣庫內(nèi)壓縮空氣的最高溫度分別為95.4 ℃、116.2 ℃和137.1 ℃。在高壓儲氣階段,空氣溫度下降率分別為9.96%、10.24%和10.58%。

    (b)壓力

    充入相同質(zhì)量空氣,空氣入庫溫度T=10 ℃、30 ℃和50 ℃時,獲得的儲氣庫壓縮空氣壓力分別為9.052 MPa、9.563 MPa和10.07 MPa,高壓儲氣時段的壓力損失分別為0.231 MPa、0.291 MPa和0.347 MPa。故入庫空氣溫度越高,充氣完成時壓縮空氣壓力越大,高壓儲氣時空氣壓力損失也越大。

    空氣入庫溫度越高,充氣完成后壓縮空氣溫度和壓力越高,高壓儲氣階段熱量及壓力損失也越大,故降低空氣入庫溫度可以減小熱量及壓力損失。但空氣入庫溫度較低時,在放氣發(fā)電階段,壓縮空氣出現(xiàn)的負(fù)溫值較低,負(fù)溫持續(xù)時間也較長。因此,需要選取一個合適的空氣入庫溫度來平衡儲氣庫的儲能效率及運(yùn)行安全之間的關(guān)系。

    (4)圍巖初始溫度對壓縮空氣熱力學(xué)過程的影響 儲氣庫內(nèi)空氣的熱交換率與洞壁溫度有關(guān)。當(dāng)洞壁與壓縮空氣之間的溫度差越大時,對流換熱 越快。

    圖6表明,在設(shè)計運(yùn)行壓力條件下,圍巖初始溫度越高,充氣結(jié)束時儲氣庫內(nèi)空氣的溫度越高;高壓儲存階段,空氣與圍巖溫差小,熱交換較慢,故熱量損失較小,氣壓損失也越小。在放氣發(fā)電階段,圍巖初始溫度越高,空氣處于負(fù)溫的時間越短。放氣發(fā)電時,圍巖初始溫度T=5 ℃時空氣溫度最低值為-18.94 ℃,負(fù)溫持續(xù)時間達(dá)到了3.03 h;當(dāng)T=50 ℃時,儲氣庫最低溫度為-4.79 ℃,負(fù)溫持續(xù)時間為0.46 h。

    (5)密封層材料對壓縮空氣熱力學(xué)過程影響 硬巖地下儲氣庫一般需要設(shè)置密封層。密封層材料不同,其換熱性能和傳熱性能也不相同。表4為3種不同的密封層材料的熱力學(xué)參數(shù)值。

    表4 密封層材料熱力學(xué)參數(shù)

    圖7為采用不同密封層材料情況下壓縮空氣溫度和壓力變化過程。

    圖7 壓縮空氣溫度和壓力變化過程

    由圖7(a)可知,換熱系數(shù)對于壓縮空氣溫度變化有很大的影響。換熱系數(shù)越小,單位時間內(nèi)儲氣庫單位面積上空氣與洞壁之間熱交換所傳遞到圍巖中的熱量越小,充氣結(jié)束后儲氣庫內(nèi)壓縮氣體的溫度就越高。換熱系數(shù)越小,高壓儲氣階段壓縮空氣的溫度下降幅度也越小,即熱能損失越小。當(dāng)密封層材料為玻璃鋼[h=5W/(m2·k)]時,空氣入庫溫度為50 ℃的情況下,儲氣庫內(nèi)壓縮空氣的溫度達(dá)到了137.1 ℃;當(dāng)密封層材料為鋼板時[h=50W/(m2·k)],由于熱交換顯著,大量熱量向襯砌和圍巖擴(kuò)散,充氣完成時儲氣庫內(nèi)壓縮空氣的溫度僅為83.3 ℃。

    圖7(b)表明洞壁密封層材料對充氣階段儲氣庫內(nèi)的壓縮空氣壓力影響很大,在充入相同質(zhì)量空氣情況下,密封層材料取為玻璃鋼、橡膠和鋼板所獲得的氣體壓力分別為10.07 MPa、9.86 MPa和8.75 MPa;在高壓儲氣階段,壓縮空氣溫度的降低將導(dǎo)致儲氣庫內(nèi)壓縮空氣壓力隨之降低,壓力降低值分別為0.347 MPa、0.275 MPa和0.398 MPa。

    密封層材料的熱力學(xué)特性對儲氣庫內(nèi)壓縮空氣的溫度和壓力的變化有著很顯著的影響。不同材料的換熱系數(shù)和熱傳導(dǎo)系數(shù)都不盡相同。當(dāng)換熱系數(shù)和熱傳導(dǎo)系數(shù)較大時,由于熱交換和熱傳導(dǎo)顯著,儲氣庫內(nèi)熱量迅速傳遞給襯砌及圍巖,從而導(dǎo)致儲氣庫內(nèi)熱力損失巨大,進(jìn)而導(dǎo)致氣體壓力損失巨大。當(dāng)換熱系數(shù)和熱傳導(dǎo)系數(shù)較小時,儲氣庫內(nèi)熱量將較難向洞周圍巖擴(kuò)散,此時熱量和氣體壓力損失較小,但由于熱量積聚,儲氣庫內(nèi)壓縮空氣以及洞壁都會出現(xiàn)極高的高溫,這對儲氣庫密封層的耐高溫性能將是一種考驗。

    綜上所述,對儲氣庫壓縮空氣溫度和壓力變化過程影響較為顯著的因素有充放氣速率、最低運(yùn)行壓力、空氣入庫溫度和密封層材料;影響較小的因素為圍巖初始溫度。此外,即使不考慮儲氣庫壓縮空氣滲漏的條件,壓縮空氣所蘊(yùn)含的能量也會以熱交換和熱傳導(dǎo)的形式損失,引起壓縮空氣溫度和壓力的降低。所以在壓氣儲能電站規(guī)劃設(shè)計的時候,不能單單考慮充放氣前后的壓力能量差,還要考慮氣體儲存階段熱能損失的影響。

    3 結(jié) 論

    通過對壓縮空氣儲氣庫熱力學(xué)過程計算公式的分析,提出了考慮洞壁溫度變化對壓縮空氣熱力學(xué)過程影響的差分分析方法。通過算例研究了各種影響因素對儲氣庫內(nèi)壓縮空氣溫度和壓力變化過程的影響。

    (1)提出了壓氣儲能電站地下儲氣庫內(nèi)壓縮空氣熱力學(xué)過程分析的差分計算方法,并利用FLAC3D軟件實現(xiàn)洞壁溫度變化過程的計算與壓縮空氣熱力學(xué)過程的差分計算。

    (2)本文算例中,連續(xù)充氣6 h儲氣庫空氣壓力達(dá)到10 MPa時,壓縮空氣最高溫度可達(dá)142.8 ℃;連續(xù)放氣6 h儲氣庫空氣壓力減小到2 MPa后,壓縮空氣的溫度可降至-14.5 ℃。由此可見,一定運(yùn)行條件下,儲氣庫內(nèi)壓縮空氣溫度可能出現(xiàn)大幅度的正負(fù)溫度交替變化的現(xiàn)象。

    (3)影響運(yùn)行期儲氣庫壓縮空氣溫度和壓力變化過程的顯著因素包括充放氣速率、最低運(yùn)行壓力、空氣入庫溫度、密封層材料;圍巖初始溫度對儲氣庫壓縮空氣溫度和壓力變化過程影響程度相對 較弱。

    (4)本研究采用了空氣為理想狀態(tài)氣體的假定,即壓縮因子取定值1。實際上,在壓氣儲能過程中,儲氣庫內(nèi)空氣壓縮因子與溫度和壓力同時相關(guān),這種相關(guān)性對儲氣庫內(nèi)壓縮空氣熱力學(xué)過程影響的評價有待進(jìn)一步研究。

    [1] LUX K H. Design of salt caverns for the storage of natural gas, crude oil and compressed air: Geomechanical aspects of construction, operation and abandonment, underground gas storage: worldwide experiences and future development in the UK and Europe[M]. Bodmin, UK: MPG Books Ltd, 2010.

    [2] KIM H M, RUTQVIST J, RYU D W, et al. Exploring the concept of compressed air energy storage(CAES) in lined rock caverns at shallow depth: A modeling study of air tightness and energy balance[J]. Applied Energy, 2012, 92: 653-667.

    [3] KUSHNIR R, DAYAN A, ULLMANN A. Temperature and pressure variations within compressed air energy storage caverns[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2012, 55(21/22): 5616-5630.

    [4] ZHOU S W, XIA C C, DU S G, et al. An analytical solution for mechanical responses induced by temperature and air pressure in a lined rock cavern for underground compressed air energy storage[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2014, 48(2): 749-770.

    [5] XIA C C, ZHOU Y, ZHOU S W, et al. A simplified and unified analytical solution for temperature and pressure variations in compressed air energy storage caverns[J]. Renewable Energy, 2015, 74: 718-726.

    [6] 周瑜, 夏才初, 趙海斌, 等. 壓氣儲能內(nèi)襯洞室的空氣泄漏率及圍巖力學(xué)響應(yīng)估算方法[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2017(2): 297-309.

    ZHOU Yu, XIA Caichu, ZHAO Haibin, et al. A method for the estimation of air leakage through inner seals and mechanicalresponses of the surrounding rock of lined rock caverns(LRCs) for compressedair energy storage(CAES)[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics andEngineering, 2017(2): 297-309.

    [7] 周舒威, 夏才初, 張平陽, 周瑜. 地下壓氣儲能圓形內(nèi)襯洞室內(nèi)壓和溫度引起應(yīng)力計算[J]. 巖土工程學(xué)報, 2014, 36(11): 2025-2035.

    ZHOU Shuwei, XIA Caichu, ZHANG Pingyang, ZHOU Yu.Analytical approach for stress induced by internal pressure and temperature ofunderground compressed air energy storage in a circular lined rock cavern[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2014, 36(11): 2025-2035.

    Thermodynamic analyses of compressed air energy storage in a underground rock cavern

    LIU Liyuan1,2, JIANG Zhongming1,2, WANG Jiangying1, HU Wei1, LI Peng3

    (1School of Hydraulic Engineering , Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, Hunan, China;2Key Laboratory of Water-Sediment Sciences and Water Disaster Prevention of Hunan Province, Changsha 410114, Hunan, China;3Power China Zhongnan Engineering Corporation Limited, Changsha 410014, Hunan, China)

    A finite difference method has been used for the thermodynamic analyses of compressed air energy storage in a underground rock cavern. This is based on the mass and energy balance equations and done on a FLAC3D software package. The influences of charge and discharge rates, minimum operating pressure, storage temperature and properties of sealing material on temperature and pressure of compressed air during operation were investigated. The results indicate that the temperature and pressure of the compressed air increase during charge due to heat exchange between compressed air and surrounding rock of the cavern, but decrease during high-pressure gas charge process. The air charge and discharge rates, the minimum operation pressure of the cavern, the inlet air temperature, the material characteristics of the sealing layer are found to be the main factors influencing the compressed air temperature and pressure.

    compressed air energy storage; underground rock cavern; compressed air; thermodynamic process; energy loss

    10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0149

    TK 82

    A

    2095-4239(2018)02-0232-08

    2017-09-23;

    2017-12-03。

    國家自然科學(xué)基金項目(51778070),中國電建集團(tuán)科技計劃項目(GW-KJ-2012-26)。

    劉澧源(1993—),女,碩士研究生,主要從事能源地下存儲與開發(fā)方面的科研工作,E-mail:994811259@qq.com;

    蔣中明,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事能源地下存儲與開發(fā)方面的科研工作,E-mail:zzmmjiang@163.com。

    猜你喜歡
    壓氣儲氣儲氣庫
    小棚蝦“壓氣頭”現(xiàn)象分析及探究
    港華鹽穴儲氣庫的運(yùn)營特點(diǎn)及其工藝改進(jìn)
    煤氣與熱力(2022年4期)2022-05-23 12:44:52
    自制液壓儲氣式氫氧燃料電池
    江蘇省天然氣儲氣調(diào)峰設(shè)施建設(shè)的探討
    煤氣與熱力(2021年7期)2021-08-23 01:11:06
    重慶市天然氣調(diào)峰儲氣建設(shè)的分析
    煤氣與熱力(2021年2期)2021-03-19 08:56:04
    長輸天然氣管道壓氣站運(yùn)行分析
    渦輪增壓器壓氣葉輪爆裂轉(zhuǎn)速數(shù)值分析與試驗研究
    儲氣新規(guī)對城燃企業(yè)的影響
    能源(2018年6期)2018-08-01 03:42:08
    長輸天然氣壓氣站進(jìn)出站管道應(yīng)力分析
    鹽穴儲氣庫注采集輸系統(tǒng)優(yōu)化
    江陵县| 垣曲县| 安徽省| 内江市| 泗阳县| 峨眉山市| 界首市| 奉贤区| 房山区| 新干县| 泾阳县| 芦溪县| 兴文县| 化德县| 富川| 类乌齐县| 澎湖县| 平江县| 台湾省| 陕西省| 龙川县| 兰坪| 双桥区| 江门市| 安岳县| 芦山县| 江安县| 崇阳县| 苗栗市| 水富县| 衡阳市| 贺州市| 利川市| 孟津县| 华安县| 长春市| 红原县| 申扎县| 鄂尔多斯市| 仁怀市| 连城县|