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压缩空气储能电站地下内衬硐库基本原理与分析方法研究进展
被引量：
7
1
作者
孙冠华
王娇
+5 位作者
于显杨
易琪
朱开源
王章星
耿璇
屈杰
《岩土力学》
北大核心
2025年第1期1-25,共25页
地下内衬硐库的压缩空气储能,以其发电时间长、规模大、建设周期短、选址灵活、工程造价低、运行周期长、环境友好等优势,在新型储能领域展现了较强的生命力,将有力地促进新型电力系统的构建和新能源的高质量发展。与传统地下空间的运...
地下内衬硐库的压缩空气储能,以其发电时间长、规模大、建设周期短、选址灵活、工程造价低、运行周期长、环境友好等优势,在新型储能领域展现了较强的生命力,将有力地促进新型电力系统的构建和新能源的高质量发展。与传统地下空间的运行特点有较大不同,在充放气过程中,储备有压缩空气的地下内衬硐库不仅需要承受交变高内压膨胀压力,同时伴随着显著的温度变化。围绕地下内衬硐库,阐述了其工作原理以及柔性密封结构的设计理念,针对高压、交变应力和温度变化等荷载特征,系统分析了地下内衬硐库相关理论与分析方法等方面的研究进展,主要包括库内温压响应与密封结构传热特性、围岩应力路径与力学响应、钢筋混凝土衬砌开裂与控制标准、上覆岩体稳定性与安全埋深、密封层及密封堵头等,并对地下内衬硐库基本原理与分析方法的发展趋势进行了展望。
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关键词
压缩空气储能
岩石内衬硐库
分析方法
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职称材料
压缩空气储能地下内衬硐库密封堵头力学模型与优化设计
2
作者
屈杰
刘形林
+4 位作者
孙冠华
杨生彬
饶虎
于显杨
王娇
《安全与环境工程》
北大核心
2025年第4期24-33,共10页
地下内衬硐库是压缩空气储能系统的重要组成部分。由于施工期通道和运行期密封性的要求,任何地下内衬硐库都需要1个或多个密封堵头。密封堵头受力状态的复杂性使其选型和设计面临挑战。针对堵头和围岩之间的界面工程力学特性,采用理论...
地下内衬硐库是压缩空气储能系统的重要组成部分。由于施工期通道和运行期密封性的要求,任何地下内衬硐库都需要1个或多个密封堵头。密封堵头受力状态的复杂性使其选型和设计面临挑战。针对堵头和围岩之间的界面工程力学特性,采用理论分析和数值模拟方法,对4种典型结构形式的密封堵头进行了分析,并基于筛选出的抗力特性最佳的堵头,进一步开展了优化设计研究。结果表明:楔形堵头的抗力特性最佳,最有利于维持堵头与围岩界面之间的变形协调;楔形堵头前端倾角宜选择25°~40°,后端倾角可按围岩潜在破裂角公式计算;提出了基于极限平衡分析方法的堵头长度计算公式,该公式表明,楔形堵头所需长度由堵头直径、所受气压荷载和前后端倾角大小共同计算而得。研究成果可为地下内衬硐库密封堵头设计提供理论依据和实践指导。
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关键词
压缩空气储能
地下内衬硐库
密封堵头
优化设计
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职称材料
压缩空气储能电站地下硐库首次充气的温度响应与局部高温控制方法
被引量：
8
3
作者
孙冠华
耿璇
+3 位作者
于显杨
汪礼鹏
段继成
王振华
《热力发电》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期29-38,共10页
为从热力学角度探究压缩空气储能地下硐库型式,采用计算流体动力学(CFD)的计算方法,建立了考虑湍流、传热和真实空气特性的硐库首次充气加压过程数值模型;研究了硐库不同长径比和充气管道入口直径对硐内气体、内衬材料的温升及硐内温度...
为从热力学角度探究压缩空气储能地下硐库型式,采用计算流体动力学(CFD)的计算方法,建立了考虑湍流、传热和真实空气特性的硐库首次充气加压过程数值模型;研究了硐库不同长径比和充气管道入口直径对硐内气体、内衬材料的温升及硐内温度分布的影响,并针对硐内局部高温现象提出了控制措施。结果表明:长径比较小时(即大罐式储气库),硐内温度分布较为均匀,随着长径比的增大(即隧道式储气库),硐内温度分布出现分层现象,并在硐库尾端出现极高温区(闷顶效应);钢板密封层在硐库充气加压过程中温升最大,混凝土衬砌温度变化较小,围岩几乎不受硐内温变影响;减小充气管道入口直径可以一定程度降低硐库内温度,促进向外传热;针对环形隧道式硐型,提出的改进充气方式可以使硐内温度分布均匀,避免闷顶效应,为工程设计提供有益参考。
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关键词
压缩空气储能
地下储气硐库
硐库型式
温度分布
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职称材料
题名
压缩空气储能电站地下内衬硐库基本原理与分析方法研究进展
被引量：
7
1
作者
孙冠华
王娇
于显杨
易琪
朱开源
王章星
耿璇
屈杰
机构
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程安全重点实验室
中国科学院大学
出处
《岩土力学》
北大核心
2025年第1期1-25,共25页
基金
国家自然科学基金项目(No.12302507)
湖北省自然科学基金重点项目(No.2022CFD031,No.2024AFD361)
+1 种基金
湖北省自然科学基金创新群体项目(No.2024AFA004)
宁夏回族自治区重点研发项目(No.2024ZDYF0965)。
文摘
地下内衬硐库的压缩空气储能,以其发电时间长、规模大、建设周期短、选址灵活、工程造价低、运行周期长、环境友好等优势,在新型储能领域展现了较强的生命力,将有力地促进新型电力系统的构建和新能源的高质量发展。与传统地下空间的运行特点有较大不同,在充放气过程中,储备有压缩空气的地下内衬硐库不仅需要承受交变高内压膨胀压力,同时伴随着显著的温度变化。围绕地下内衬硐库,阐述了其工作原理以及柔性密封结构的设计理念,针对高压、交变应力和温度变化等荷载特征,系统分析了地下内衬硐库相关理论与分析方法等方面的研究进展,主要包括库内温压响应与密封结构传热特性、围岩应力路径与力学响应、钢筋混凝土衬砌开裂与控制标准、上覆岩体稳定性与安全埋深、密封层及密封堵头等,并对地下内衬硐库基本原理与分析方法的发展趋势进行了展望。
关键词
压缩空气储能
岩石内衬硐库
分析方法
Keywords
compressed air energy storage
lined rock caverns
analytical methods
分类号
TU93 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
压缩空气储能地下内衬硐库密封堵头力学模型与优化设计
2
作者
屈杰
刘形林
孙冠华
杨生彬
饶虎
于显杨
王娇
机构
中国科学院武汉岩土力学研究所
中国科学院大学
铜陵有色金属集团股份有限公司
中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司
出处
《安全与环境工程》
北大核心
2025年第4期24-33,共10页
基金
国家自然科学基金项目(12302507)
湖北省自然科学基金重点项目(2022CFD031、2024AFD361)。
文摘
地下内衬硐库是压缩空气储能系统的重要组成部分。由于施工期通道和运行期密封性的要求,任何地下内衬硐库都需要1个或多个密封堵头。密封堵头受力状态的复杂性使其选型和设计面临挑战。针对堵头和围岩之间的界面工程力学特性,采用理论分析和数值模拟方法,对4种典型结构形式的密封堵头进行了分析,并基于筛选出的抗力特性最佳的堵头,进一步开展了优化设计研究。结果表明:楔形堵头的抗力特性最佳,最有利于维持堵头与围岩界面之间的变形协调;楔形堵头前端倾角宜选择25°~40°,后端倾角可按围岩潜在破裂角公式计算;提出了基于极限平衡分析方法的堵头长度计算公式,该公式表明,楔形堵头所需长度由堵头直径、所受气压荷载和前后端倾角大小共同计算而得。研究成果可为地下内衬硐库密封堵头设计提供理论依据和实践指导。
关键词
压缩空气储能
地下内衬硐库
密封堵头
优化设计
Keywords
compressed air energy storage
underground lined rock caverns
sealing plug
optimization design
分类号
X93 [环境科学与工程—安全科学]
TU45 [建筑科学—岩土工程]
TK02 [动力工程及工程热物理]
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职称材料
题名
压缩空气储能电站地下硐库首次充气的温度响应与局部高温控制方法
被引量：
8
3
作者
孙冠华
耿璇
于显杨
汪礼鹏
段继成
王振华
机构
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室
中国科学院大学
陕西鼓风机(集团)有限公司
出处
《热力发电》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期29-38,共10页
基金
湖北省自然科学基金重点项目(2022CFD031)
国家自然科学基金青年科学基金项目(12302507)。
文摘
为从热力学角度探究压缩空气储能地下硐库型式,采用计算流体动力学(CFD)的计算方法,建立了考虑湍流、传热和真实空气特性的硐库首次充气加压过程数值模型;研究了硐库不同长径比和充气管道入口直径对硐内气体、内衬材料的温升及硐内温度分布的影响,并针对硐内局部高温现象提出了控制措施。结果表明:长径比较小时(即大罐式储气库),硐内温度分布较为均匀,随着长径比的增大(即隧道式储气库),硐内温度分布出现分层现象,并在硐库尾端出现极高温区(闷顶效应);钢板密封层在硐库充气加压过程中温升最大,混凝土衬砌温度变化较小,围岩几乎不受硐内温变影响;减小充气管道入口直径可以一定程度降低硐库内温度,促进向外传热;针对环形隧道式硐型,提出的改进充气方式可以使硐内温度分布均匀,避免闷顶效应,为工程设计提供有益参考。
关键词
压缩空气储能
地下储气硐库
硐库型式
温度分布
Keywords
compressed air energy storage
underground gas storage cavern
cavern type
temperature distribution
分类号
TM91 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
压缩空气储能电站地下内衬硐库基本原理与分析方法研究进展
孙冠华
王娇
于显杨
易琪
朱开源
王章星
耿璇
屈杰
《岩土力学》
北大核心
2025
7
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职称材料
2
压缩空气储能地下内衬硐库密封堵头力学模型与优化设计
屈杰
刘形林
孙冠华
杨生彬
饶虎
于显杨
王娇
《安全与环境工程》
北大核心
2025
0
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职称材料
3
压缩空气储能电站地下硐库首次充气的温度响应与局部高温控制方法
孙冠华
耿璇
于显杨
汪礼鹏
段继成
王振华
《热力发电》
CAS
CSCD
北大核心
2024
8
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