Silver City，澳大利亞首個(gè)CAES設(shè)施預(yù)計(jì)將于2027年上線。圖片：Hydrostor

　　來(lái)自中國(guó)的一個(gè)小組研究了使用位于低品位傾斜鹽層中的兩口對(duì)接水平井（TWH），來(lái)進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能（CAES）的長(zhǎng)期穩(wěn)定性測(cè)試。

　　研究小組解釋說(shuō)：“根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，中國(guó)現(xiàn)有的鹽穴中約有85%是TWH。隨著鹽穴儲(chǔ)能庫(kù)的擴(kuò)大，具有良好地質(zhì)條件的優(yōu)質(zhì)洞穴越來(lái)越稀缺。中國(guó)擁有大量高含沙量的TWH鹽穴，其中一些高達(dá)90%甚至完全被埋藏。因此，對(duì)低品位傾斜鹽層TWH洞穴的研究具有至關(guān)重要的工程意義。”

　　該研究基于中國(guó)湖北省中南部潛江市TWH的簡(jiǎn)化版本。用于壓縮空氣儲(chǔ)能（CAES）的鹽穴形狀被建模為理想橢球體，長(zhǎng)800m，寬300m，厚800m。橢球體的長(zhǎng)軸半徑為100m，短軸半徑為40m，連接通道的直徑為15m，鹽穴的高度為200m。鹽層和夾層的總厚度為286m，其中鹽層占190m。

　　根據(jù)潛江鹽穴的特點(diǎn)，學(xué)者們研究了五個(gè)不同頂板深度（500米、800米、1200米、1600米和2000米）的埋深影響。此外，該小組還研究了7.5°、15°、20°、25°和30°的傾角。傾角是指巖層相對(duì)于水平面的傾斜角度。更大的傾角意味著巖層更陡，因此洞穴的一側(cè)比另一側(cè)更深，承載的重量也更大。

　　CAES被模擬為運(yùn)行30年，每天充能8小時(shí)，放電數(shù)小時(shí)。

　　該小組為CAES鹽穴在不同深度和角度的長(zhǎng)期穩(wěn)定性選擇了四個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：體積收縮率（VSR）、塑性區(qū)體積（PZV）、最大圍巖位移（Dis-Max）和安全系數(shù)（SF）。VSR量化了由于鹽蠕變導(dǎo)致的洞穴體積隨時(shí)間的相對(duì)損失，而PZV表示已進(jìn)入不可逆變形的圍巖體積。Dis-Max測(cè)量洞穴周圍任何點(diǎn)的圍巖最大位移，而SF表示當(dāng)前應(yīng)力狀態(tài)與鹽穴破壞開始之間的距離。

　　研究小組指出：“結(jié)果表明，鹽穴VSR和Dis-Max隨深度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，超過(guò)1500米后增長(zhǎng)明顯加快。地層傾角的增加加劇了下部洞室VSR和位移的不對(duì)稱性。在2000米深處，傾角每增加10°，VSR和Dis-Max分別增加3.53%和489毫米。沉積體對(duì)圍巖變形具有顯著的緩沖作用，其VSR受傾角的影響較小。”

　　總之，他們建議，對(duì)于1500米或更深的深鹽穴，應(yīng)優(yōu)先將傾角控制在20°或更小，而對(duì)于1000米以下的淺穴，允許的傾角可以放寬到30°。他們進(jìn)一步指出，該研究為在中國(guó)廣泛分布的傾斜鹽層中建設(shè)壓縮空氣儲(chǔ)能設(shè)施提供了重要的參考指導(dǎo)。

　　他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《地球能源科學(xué)（Earth Energy Science）》雜志上名為“低品位傾斜鹽層中水平連接鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能的穩(wěn)定性評(píng)估”報(bào)告中。來(lái)自中國(guó)重慶大學(xué)、中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院、自然資源部復(fù)雜構(gòu)造區(qū)非常規(guī)天然氣評(píng)價(jià)與開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和貴州省油氣勘探開發(fā)工程研究院的科學(xué)家參加了這項(xiàng)研究。

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