压缩空气储能腔体稳定性数值模拟研究

作     者：付兴 

作者单位：中国石油大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：高德利;袁光杰

授予年度：2018年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 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] 

主      题：压缩空气储能 盐穴 腔体稳定性 数值模拟 

摘      要：随着我国经济的发展,电力需求不断增加,保障用电高峰期生活供电问题越来越受到重视。为满足越来越大的电力能源需求,同时减少对环境的影响,国家正在大力发展以清洁能源为基础的电力设施。然而,清洁能源发电具有间歇性,并网难度大。为此,国内外开始探索以盐穴为储气设施的压缩空气储能(CAES)技术。以金坛盐穴储气库为基础的盐穴压缩空气储能示范工程项目的实施,将填补我国在大规模压缩空气储电储能领域的空白。为了研究国内盐穴储能电站建设的可行性,本文开展了以下主要内容研究:1、从能量守恒和质量守恒角度得到绝热条件下,理想气体在以恒定质量流量注入腔体时,腔体内的压力在各个注采阶段均随着时间线性变化。2、在比较了国内盐矿地层条件与国外盐矿条件不同的基础上,考虑了埋深大、含夹层条件,结合储能库注频率高,压降速率大的特点,采用Ansys和FLAC建立了模拟压缩空气储能库腔体稳定性的数值模拟模型。3、以金坛茅兴区块某井为例,通过数值模拟,分析了压力区间、夹层存在对腔体稳定性的影响。数值模拟结果显示运行30年后,腔体体积收缩率最大为3.13%,从体积收缩角度认为建站满足要求;当最小储气压力一定时,同样条件下,提高高压储气压力,评价腔体稳定性的各项指标趋好;双腔建站时相邻腔体之间井距与腔体直径的比例约在1.8以上,腔顶预留脖颈长度应为5m-10m之间。上述指标可为储能电站建设老腔筛选提供参考。4、分析国内盐矿条件下储气压力对腔体使用效率的影响,认为在国内盐矿条件下,储气压力范围较高时,储气压力比(高压储气压力与低压储气压力的比值)仅1.3,适当提高储气压力比,有利于提高腔体利用率。