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。
