煤炭科学技术

作者：王汉鹏, 武允昊, 张冰, 范建国, 李梦天, 隋建才, 王伟, 孙德康,

关键词：废弃矿井, 地下空间利用, 压缩空气储能, 储气库, 管道,

压缩空气储能（Compressed Air Energy Storage，CAES）可广泛应用于电网削峰填谷和大规模新能源消纳，具有装机容量大、使用寿命长、清洁环保等优点，被视为最有前途的大规模储能技术之一。目前国内外主要依托层状盐穴或盐丘来建设CAES储气库，但由于选址条件苛刻等原因，CAES产业的发展受到了极大限制。近年来，随着国内矿井的大量关闭，许多地下空间资源被浪费，因此利用废弃矿井建设CAES电站就具有了巨大的生态经济效益与广袤的发展前景。因此，系统梳理了CAES各类储气库建设现状与优缺点，总结了废弃矿井CAES储气库的建设与选址要求，分析了当前废弃矿井CAES储气库面临的安全风险与限制瓶颈。为避免CAES储气库建设与运营过程中存在的安全风险，提出了新的储气库建设方案——管道布设型废弃矿井储气库（利用大直径无缝钢管作为储气空间，缝隙内填充松散充填体进行承压），与传统储气库建设方案相比，该方案具有以下优势：极大降低了储气库对矿区地质构造、围岩渗透性、围岩稳定性等条件的选址要求，增加了选址范围；可利用现有管道施工工艺与技术装备，降低储气库建设难度；提高了储气库的密封性能，保障无气体泄漏风险；改善了围岩应力环境，提高了储气库稳定性；避免储气库受腐蚀影响，增加了储气库的耐久性能。最后以鄂庄废弃煤矿为例，给出了管道布设型储气库改造建设方案，储气库改造建设完成后，总容积可达4.5×105 m3，发电功率可达400 MW，可产生良好的经济效益 。管道布设型废弃矿井储气库设计构想为废弃矿井CAES技术发展提供了新思路，具有大规模推广应用的潜力。

来源：2025年第4期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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