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地下储能

在中国,地下盐穴储能的研究仍处于早期阶段。中德在地下储能设施建设方面的主要区别在于,德国有足够厚的盐穹(从几百米到几千米),NaCl 含量高(高达 95%),不溶性杂质比例低;而中国只有厚度小于 300 米的水平盐层,杂质比例高(15%-25%),还有中间介质。与德国相比,中国特别开展了以下研究:

  • 对杂质比例高、中间层(通常为粘土岩)较多的中国岩盐的机械性能进行研究
  • 针对杂质含量较高的中国岩盐矿床的机械性能开发合适的材料模型
  • 优化尺寸概念,考虑安全和经济效益,包括结构损伤,以及膨胀岩盐中的损伤回归和愈合。这是因为德国和中国盐矿的地质差异会对尺寸和岩洞几何形状产生影响。
  • 研究如何优化天然气储气洞穴的运行参数和长期承载性能,尤其是在水平薄盐层中的运行参数和长期承载性能

 

在合作小组内,中德科学家目前正在开展以下研究课题:

  • 岩盐愈合行为的实验研究。回答以下问题:在什么条件下,岩盐中现有的结构损伤如何消退甚至完全愈合?
  • 对含有不同比例杂质的岩盐的渗透行为以及膨胀岩盐中的损伤、孔隙率和渗透性的耦合进行实验研究。回答以下问题:渗透率、杂质、体积膨胀和压实、结构损伤和愈合以及应力状态之间的关系是什么?
  • 对岩盐的热-水-机械耦合行为(THM 行为)进行实验和数值研究。研究结果还可用于盐层中的放射性处置。
  • 德国和中国岩盐材料模型的基准研究:德国和中国岩盐材料模型的比较分析
  • 调查事故对岩洞的影响,制定减少储存损害的措施
  • 与抽水蓄能电站类似,压缩空气蓄能(CAES)也是一种广泛蓄电的可能性。环境空气被压缩并储存在地下洞穴储能设施中,以达到储能的目的。需要时,在负荷高峰期,系统将压缩空气通过膨胀涡轮机发电。压缩空气储能电站发电也被视为未来的一个重要发展方向,因为它有助于电网的均匀利用。由于压缩空气与天然气盐穴储气具有可比性,因此天然气盐穴储气的基本理论也可应用于压缩空气盐穴储气。然而,由于压缩空气岩洞储气设施的注入和生产周期较短,以及由此产生的内部应力变化,因此需要对岩盐的结构损伤和愈合行为进行进一步研究,而目前尚未开展这方面的研究。