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基于地下內襯硐庫的壓縮空氣儲能，以其發電時間長、規模大、建設周期短、選址靈活、工程造價低、運行周期長、環境友好等優勢，在新型儲能領域展現了較強的生命力，將有力地促進新型電力系統的構建和新能源的高質量發展。與傳統地下空間的運行特點有較大不同，在充放氣過程中，硐庫不僅需要承受交變高內壓膨脹壓力，同時伴隨著顯著的溫度變化。壓縮空氣儲能地下內襯硐庫的運營周期通常以天為單位，即每日要完成一次充氣、保壓、放氣、保壓的工作循環。頻繁、快速的充氣和放氣過程，使得庫內產生顯著的溫度變化，加上交變的庫內壓力，將對密封結構的安全性和穩定性帶來挑戰。
為此，中國科學院武漢巖土力學研究所計算巖石力學研究團隊提出了一種新的基于壓縮空氣動力學的庫內溫壓計算方法，通過模擬工程尺度庫內氣體流動，可以為地下儲氣庫提供更加真實、全面的熱力學行為模擬和預測。團隊采用該方法開展了熱力學條件下硐庫選型參數研究、硐庫運營期變化規律以及密封結構傳熱特性相關研究，主要研究成果如下：1）長徑比較小時，庫內溫度分布較為均勻，隨著長徑比的增大，庫內溫度出現分層現象，并在硐庫尾端出現高溫區（悶頂效應）；2）進氣溫度和充氣流速是影響首次充氣加壓階段硐內平均溫度的關鍵因素，循環運營階段，硐內壓力工作壓力之間規律波動，庫內空氣平均溫度隨著運營時間增加呈下降趨勢，并趨于穩定；3）受庫內空氣對流換熱與熱傳導的影響，密封層與襯砌在整個工作條件下溫度變化明顯，圍巖溫度在小范圍內受到庫內溫度影響。該研究成果為壓縮空氣儲能地下儲氣庫的結構設計和溫控設計提供了理論依據和方法。
研究成果發表于熱力發電、Journal of Energy Storage等期刊。研究工作得到了湖北省自然科學基金（三峽創新發展聯合基金）重點項目(2022CFD031， 2024AFD361)、國家自然科學基金項目(12302507)等項目資助。
????論文鏈接：
????DOI:10.19666/j.rlfd.202403051
????DOI:10.1016/j.est.2024.113253
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