为地下压缩空气储能系统开发和应用实验室模拟装置

科学领域:

• 地质技术工程 地质技术工程
• 储能 储能 储能 储能 储能 储能
• 热力学分析 热力学分析

背景情况:

• 压缩空气能量储存 (CAES) 在地下层岩洞中对于长期的能量储存至关重要.
• 了解CAES循环运行过程中复杂的机械和热反应至关重要.
• 现有的研究方法 (实地测试,数值模拟) 在成本,可复制性和可靠性方面存在重大限制.

研究的目的:

• 开发和验证一种新的实验室模拟装置,用于CAES洞穴中的合热力学 (T-M) 条件.
• 在现实的CAES操作压力和温度下调查密封岩洞的行为.
• 为优化CAES系统的设计和提高其可靠性提供实验数据.

主要方法:

• 一个独特的实验室模拟装置被设计用于复制高地压 (高达100 MPa),温度 (高达300 °C) 和循环气体压力 (0-70 MPa).
• 该系统集成了地质环境模拟,气压控制和测量子系统.
• 在8MPa的地质压力和1.5-7.1MPa的循环压力下,在300mm3的岩洞样本上进行了实验验证,采用丁密封和C40混凝土层.

主要成果:

• 观察到在循环负荷下密封层的爬行行为和不可逆转的应变积累.
• 在内部气体压力和气体泄漏率之间建立了强烈的相关性.
• 量化了密封和层内的温度梯度演变,准确度很高 (热衰变档案的R2 = 0.997).

结论:

• 开发的实验室设备成功地复制了与地下CAES相关的合热力学条件.
• 实验结果为密封层性能,气体泄漏机制和热行为提供了关键的见解.
• 这项研究为推进可再生能源储能解决方案的设计和可靠性提供了一个有价值的平台.