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...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。展开更多
在如今全球气候形势日益严峻的背景下,为实现碳净零目标,各国可再生能源需求量不断扩大。然而由于风能、光能等可再生能源存在着间歇性、不稳定等缺陷,严重制约了其规模化应用。储能技术可有效解决大规模可再生能源的整合与并网问题。其...在如今全球气候形势日益严峻的背景下,为实现碳净零目标,各国可再生能源需求量不断扩大。然而由于风能、光能等可再生能源存在着间歇性、不稳定等缺陷,严重制约了其规模化应用。储能技术可有效解决大规模可再生能源的整合与并网问题。其中,废弃矿硐压缩空气储能(Abandoned Mine Compressed Air Energy Storage,AM-CAES)由于具备良好的生态和经济效益,受到了中外储能领域的广泛关注。基于此,综述了AM-CAES的相关研究,阐述了AM-CAES的基本原理及其热力学模型推导现状,研究了AM-CAES在选址适宜性、工作效率、安全性及环境影响和经济可行性4个方面的理论研究进展,分析了中外AM-CAES示范项目的特点及其生态和经济效益,对比了中外AM-CAES相关政策,最后总结并探讨了AM-CAES在技术和经济方面尚面临的科学问题。结果表明:利用既有废弃矿硐开展压缩空气储能,一方面能够大幅降低工程投资,减少新土地资源的开发,具备较高的环境友好度;另一方面可平衡能源供需,提高电网稳定性,并促进可再生能源集成,从而降低高碳电力比重,应用前景广阔。目前,AM-CAES在储能效率、储能周期、系统规模上仍待进一步突破,投资规模和收益方式也仍需相关政策出台进行推动和完善。旨在为废弃地下空间资源的可持续利用和可再生能源的存储与转换工作提供一定的科学参考,以期助力中国生态修复和能源转型进程。展开更多
压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage,CAES)作为一种大规模长时性物理储能技术,以其运行寿命长、储能规模大、响应速度快等显著优势,在提升能源利用效率、缓解可再生能源波动性、增强电力系统安全性和经济性等方面展现出重要作...压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage,CAES)作为一种大规模长时性物理储能技术,以其运行寿命长、储能规模大、响应速度快等显著优势,在提升能源利用效率、缓解可再生能源波动性、增强电力系统安全性和经济性等方面展现出重要作用,是我国大力发展的战略性新兴产业。本研究基于CNKI和Web of Science数据库1985—2023年地下CAES领域的相关文献,利用VOSviewer、CiteSpace科学知识图谱软件和Origin软件,回顾了地下CAES的研究背景,并对科学生产力量、研究热点和演化趋势进行了全面分析。研究内容涵盖从盐穴到人工硐室再到废弃矿井等多种储气方式,揭示了地下CAES领域的发展现状与未来方向。研究表明,地下CAES在“双碳”目标和现代化国家能源布局升级的推动下,发展势头强劲,新型储气方式不断涌现,包括盐穴、人工硐室、废弃矿井、枯竭油气藏和地下含水层等。研究热点主要集中在盐穴、人工硐室和废弃矿井3种储气方式,盐穴储能因其低渗透率、优异的流变性和自愈能力,成为全球关注的重点方向。人工硐室则以密闭性好、承压能力强而逐渐受到重视,但其建库成本和技术难度较高。废弃矿井以资源丰富、分布广泛、成本低廉成为潜在储能方案,但在气密性和稳定性等方面仍需进一步突破。从科学网络视角分析,我国地下CAES研究团队已形成显著的国际影响力,但学者间的合作多集中于同一机构或课题组,跨机构协作有待加强。未来需强化学术合作网络,推动多学科交叉研究,以加速技术创新与应用。政策层面,我国已逐步建立支持CAES产业发展的政策体系,相关政策激励将进一步促进地下CAES的规模化发展。总体来看,地下CAES技术将在优化能源结构、提升能源储备能力、保障能源战略安全和实现“双碳”目标中发挥不可或缺的重要作用。展开更多
文摘压缩空气储能(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。
文摘在如今全球气候形势日益严峻的背景下,为实现碳净零目标,各国可再生能源需求量不断扩大。然而由于风能、光能等可再生能源存在着间歇性、不稳定等缺陷,严重制约了其规模化应用。储能技术可有效解决大规模可再生能源的整合与并网问题。其中,废弃矿硐压缩空气储能(Abandoned Mine Compressed Air Energy Storage,AM-CAES)由于具备良好的生态和经济效益,受到了中外储能领域的广泛关注。基于此,综述了AM-CAES的相关研究,阐述了AM-CAES的基本原理及其热力学模型推导现状,研究了AM-CAES在选址适宜性、工作效率、安全性及环境影响和经济可行性4个方面的理论研究进展,分析了中外AM-CAES示范项目的特点及其生态和经济效益,对比了中外AM-CAES相关政策,最后总结并探讨了AM-CAES在技术和经济方面尚面临的科学问题。结果表明:利用既有废弃矿硐开展压缩空气储能,一方面能够大幅降低工程投资,减少新土地资源的开发,具备较高的环境友好度;另一方面可平衡能源供需,提高电网稳定性,并促进可再生能源集成,从而降低高碳电力比重,应用前景广阔。目前,AM-CAES在储能效率、储能周期、系统规模上仍待进一步突破,投资规模和收益方式也仍需相关政策出台进行推动和完善。旨在为废弃地下空间资源的可持续利用和可再生能源的存储与转换工作提供一定的科学参考,以期助力中国生态修复和能源转型进程。
文摘压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage,CAES)作为一种大规模长时性物理储能技术,以其运行寿命长、储能规模大、响应速度快等显著优势,在提升能源利用效率、缓解可再生能源波动性、增强电力系统安全性和经济性等方面展现出重要作用,是我国大力发展的战略性新兴产业。本研究基于CNKI和Web of Science数据库1985—2023年地下CAES领域的相关文献,利用VOSviewer、CiteSpace科学知识图谱软件和Origin软件,回顾了地下CAES的研究背景,并对科学生产力量、研究热点和演化趋势进行了全面分析。研究内容涵盖从盐穴到人工硐室再到废弃矿井等多种储气方式,揭示了地下CAES领域的发展现状与未来方向。研究表明,地下CAES在“双碳”目标和现代化国家能源布局升级的推动下,发展势头强劲,新型储气方式不断涌现,包括盐穴、人工硐室、废弃矿井、枯竭油气藏和地下含水层等。研究热点主要集中在盐穴、人工硐室和废弃矿井3种储气方式,盐穴储能因其低渗透率、优异的流变性和自愈能力,成为全球关注的重点方向。人工硐室则以密闭性好、承压能力强而逐渐受到重视,但其建库成本和技术难度较高。废弃矿井以资源丰富、分布广泛、成本低廉成为潜在储能方案,但在气密性和稳定性等方面仍需进一步突破。从科学网络视角分析,我国地下CAES研究团队已形成显著的国际影响力,但学者间的合作多集中于同一机构或课题组,跨机构协作有待加强。未来需强化学术合作网络,推动多学科交叉研究,以加速技术创新与应用。政策层面,我国已逐步建立支持CAES产业发展的政策体系,相关政策激励将进一步促进地下CAES的规模化发展。总体来看,地下CAES技术将在优化能源结构、提升能源储备能力、保障能源战略安全和实现“双碳”目标中发挥不可或缺的重要作用。
