废弃矿地下空间储能方案及性能

卜宪标; 王一鸣; 刘石; 杨毅; 陈洪年; 李华山; 舒杰; 王令宝

西安交通大学学报 ›› 2024, Vol. 58 ›› Issue (10) : 145 -155.

废弃矿地下空间储能方案及性能

卜宪标, 王一鸣, 刘石, 杨毅, 陈洪年, 李华山, 舒杰, 王令宝

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摘要

为高效利用废弃煤矿地下空间，提出了废弃矿地下巷道储存热能和电能的方案。基于气水互驱原理并利用沉降区人工湖，提出了定压压缩空气储能的新思路以高效利用地下空间并提高储能性能，构建了废弃地下巷道储热、抽水蓄能、定容和定压压缩空气储能的数学模型并进行了数值求解，分析了储热和储电性能，对比了储能密度和能量回收效率，探索了定压压缩空气储能的高值化利用方式。结果表明：（1）地下巷道储热可解决太阳能光热的不稳定性和跨季节储存难题，热回收效率大于98%,储能密度为653.42 kJ/(m³·d^-1),折算电能为0.18 kW·h/(m³·d^-1);（2）地下巷道抽水蓄能、定容和定压压缩空气储能的能量回收效率和储能密度分别为70.56%、57.76%、67.64%和1.14、2.25、5.56 kW·h/(m³·d^-1),因残余气少，储释能过程总压比和膨胀比不变，定压压缩空气储能性能优异；（3）通过地上发电地下储能，可将废弃矿场打造为集发电储电和冷热淡冰联产于一体的新能源供应中心。研究成果可为废弃矿地下空间储能工程提供决策依据，为可再生能源配储提供支撑。