压气储能地下内衬储气库运行压力区间确定方法

作     者：张国华 王薪锦 柯洪 相月 郭辉 熊峰 华东杰 

作者机构：中国地质大学新能源学院(武汉) 中国地质大学工程学院 中国地质大学地质探测与评估教育部重点实验室 中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 0808[工学-电气工程] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 082003[工学-油气储运工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(42277173) 湖北省自然科学基金(三峡创新发展联合基金)重点项目(2024AFD361) 

主　　题：地下工程 压气储能 储气库 运行压力区间 弹塑性状态 

摘      要：地下内衬储气库运行压力区间关乎其长期稳定性和建造成本，是一个重要设计参数。目前主要从储气库抗隆起稳定性角度确定储气压力区间，未能考虑围岩的塑性状态，不利于其长期稳定性。为此，本文从储气库结构的受力特征出发，按照弹性设计理念，分析了储气库结构的弹塑性状态，提出了储气库运行压力区间的确定方法并解释了其物理意义。当储气库在此区间循环充放气时，储气库结构始终处于弹性状态，避免塑性变形和结构损伤在循环过程中不断累积，有利于储气库的长期稳定性。进一步，分析了储气库半径、混凝土衬砌等级和厚度、围岩强度、地应力和侧压力系数等因素对储气库运行压力区间的影响。结果表明：储气库运行压力区间的物理意义是以地应力特征点为圆心，分别作圆与围岩强度曲线相切，该圆与正应力轴两个交点即是储气库上下限运行压力；地应力、侧压力系数和围岩强度是影响储气库运行压力区间的主要因素；储气库半径，混凝土衬砌厚度，混凝土等级是可忽略因素；在勘察阶段围岩强度难以精确定量情况下，储气库运行压力区间大致在0.5～1.5倍的地应力之间，若地应力远离等向状态，此区间应缩小。相关成果可为压气储能电站储气库运行压力区间确定提供理论支撑。