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压缩空气储能系统储气库选址研究报告

1.引言

1.1研究背景及意义

随着全球能源需求的不断增长和环境保护的日益重视，新能源的开发和利用成

为世界各国关注的焦点。压缩空气储能系统（CAES）作为一种新型大规模储能技

术，具有能量密度高、循环效率高、使用寿命长、环境友好等优点，对于优化能源

结构、提高电力系统运行效率具有重要意义。然而，储气库作为CAES系统的核

心组成部分，其选址合理性直接影响到整个系统的经济性、稳定性和安全性。因此，

开展储气库选址研究，对于促进CAES技术的推广应用和保障能源安全具有现实

意义。

1.2研究目的与任务

本研究旨在探讨压缩空气储能系统储气库选址的关键因素和评价方法，为实际

工程提供理论指导和参考依据。具体任务包括：分析储气库选址的影响因素；构建

储气库选址评价指标体系；提出储气库选址评价方法及模型；通过实证研究，验证

所提出方法的有效性。

1.3研究方法与组织结构

本研究采用文献调研、现场考察、数学建模等方法，结合实际案例进行分析。

全文分为七个章节，分别为：引言、压缩空气储能系统概述、储气库选址因素分析、

储气库选址评价方法、储气库选址实证研究、储气库选址优化策略和结论。各章节

内容相互关联，逐步深入探讨储气库选址问题。

2.压缩空气储能系统概述

2.1压缩空气储能技术原理

压缩空气储能（CompressedAirEnergyStorage，简称CAES）技术，是一种将

电能转化为压缩空气内能进行储存，待需要时再将储存的压缩空气释放出来驱动膨

胀机发电的储能技术。其基本原理是利用低谷电时段多余的电力驱动压缩机，将空

气压缩至高压状态，存储于地下洞穴、盐矿或人造容器中。当用电高峰到来时，释

放储存的高压空气，通过膨胀机做功发电，以满足电网的峰值负荷需求。

压缩空气储能系统的核心组成部分包括压缩机、储气库、膨胀机和控制系统。工作

过程分为充电（压缩）、储存和放电（膨胀）三个阶段。在充电阶段，压缩机将空

气压缩至储气库；储存阶段，高压空气在储气库中保持稳定；放电阶段，高压空气

释放，驱动膨胀机发电。

2.2压缩空气储能系统组成及分类

压缩空气储能系统主要由以下几部分组成：

1.压缩机：负责将空气压缩至高压状态，常见的有螺杆式压缩机、离心式压

缩机等。

2.储气库：用于储存高压空气，可以是地下洞穴、废弃盐矿、人造岩石洞穴

等。

3.膨胀机：在放电过程中，将储存的高压空气膨胀做功，产生电能。

4.控制系统：对整个系统的运行进行监控和调节，确保系统高效、稳定运行。

根据系统组成和运行特点，压缩空气储能系统可分为以下几类：

1.传统CAES：采用天然气燃烧加热压缩空气，以提高系统效率，但存在环境

污染问题。

2.先进CAES：采用绝热压缩和膨胀技术，无天然气加热，具有更高的效率和

环保性。

3.地下CAES：利用地下洞穴作为储气库，具有较低的土地占用和环境影响。

4.液态空气储能：将空气液化储存，具有较高的能量密度，但技术难度较大。

压缩空气储能技术在调峰填谷、平衡电网负荷等方面具有广泛的应用前景，而

合理的储气库选址则是保证系统经济、高效运行的关键。

3储气库选址因素分析

3.1地质条件

地质条件是储气库选址的关键因素之一。储气库所在区域的地质结构稳定性直

接关系到储气库的安全和运行效率。首先，储气库应选择在具有良好岩石完整性和

强度的地方，以确保气体储存过程中不会发生岩石破裂或气体泄漏。此外，地质构

造活动性是必须考虑的因素，应尽量避免在地震带或活动断裂带建立储气库。

在选址过程中，需要考虑以下地质条件：

1.岩石类型：不同的岩石类型具有不同的孔隙度、渗透率和压缩强度，这些特

性决定了储气库的容量和气体泄漏风险。

2.岩石层厚度：足够的岩石层厚度可以保证储存大量的气体，同时减少地表设

施的建设成本。

3.地下水条件：地下水活动对岩石稳定性有重要影响，过多的地下水活动可能

导致岩石层软化或侵蚀。

4.地质灾害风险：评估潜在的山体滑坡、岩体崩塌等地质灾害风险。

3.2水文地质条件

水文地质条件对于储气库的长期稳定运行同样至关重要。储气库的建设和运营

过程中，地下水的影响不容忽视。以下是关键的水文地质条件：

1.地下水流向和流速：了解地下水的流向和流速对于预测和防止气