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摘要：发展储能技术是新能源持续健康发展的关键。地下压气储能效率高、选址灵活，对环境友好，是储能技术发展的重点方向。梳理地下压气储能技术的发展过程、关键问题等，可为相关研究提供重要指导。全面综述地下压气储能工程的研究进展与关键性问题，讨论潜在的发展方向，发现我国的地下压气储能发展起步晚于国外，且多处于技术研究和示范工程阶段，不同岩层的选址、密封性、稳定性要求有所差异，需要分类开展研究；同时，地下压缩空气储能工程围岩多场耦合效应对工程稳定性和功能转化效率具有重要意义。但由于压气储能是新兴的储能技术，在国内外虽然取得了丰富的研究成果，可工程应用仍有较多问题亟需解决。因此，将压气储能作为集中式、分布式、联合循环等电站配套设施，优化密闭检测、数字化和智能化是压气储能重要的发展方向。

  近年来，化石能源危机和可再生能源间歇性、波动性等问题凸显，大规模储能成为保障能源健康发展的关键一环。随着“双碳”战略的推进，多种储能技术迅速发展。其中，抽水蓄能技术较为成熟，可进行大规模储能，但对场地要求高；飞轮储能响应速度快，但成本较高，容量规模一般较小；储热占地面积小、效率高，但只能应用到特定发电场景中；储氢成本相对较低，发电时间长，但系统效率相对较低；液态空气储能能量密度大，但效率较低；电化学储能效率较高，建设周期短，但容易导致安全隐患；压缩空气储能对场地要求灵活，成本接近抽水蓄能，同时可进行大规模储能，压气储能储库既可以使用地上罐体，又可以建立地下储库。对比其他储能，压气储能是大规模储能的理想储能方式。建立地下储库较高压罐体可大幅削减成本，因此研究其关键问题，总结已有成果，可为后续研究提供方向。

  1 地下压气储能工程

  1.1 地下压气储能库介绍

  地下压气储能原理如图1所示，在电网低谷期时，将多余电量驱动电动机压缩空气，将压缩空气存到地下洞室中；在电网高峰期，压缩空气通过涡轮机进行膨胀，驱动发电机发电。

  因此，地下压气储能需保证地下洞室密闭性、稳定性、能够承受多次温压循环荷载，建库地层一般为盐穴、硬岩地层、废弃矿洞和含水层。

图1 压气储能库原理示意图

  1.2 已建成地下压气储能库

  1978年，德国Huntorf电站正式建成，是国际上首座商业化运行的压气储能电站。储库为2个废弃盐岩矿洞，参数如表1所示，采用高、低透平压缩机结合的方式，可连续充气8h，发电2h，实现6min内启动至负荷。1991年，美国McIntosh电站建成，机组启动到满负荷约需9min，额定负荷状态热效率74.7%。2022年，江苏金坛60MW盐穴压缩空气储能电站作为国内示范项目投入运行，参数如表2所示。2024年，湖北应城300MW级盐穴先进绝热压缩空气储能正式并网，系统转化率达70%。

表1 Huntdorf参数

表2 江苏金坛60MW盐穴压缩空气储能库一期参数

  Huntorf电站采用回热系统及天然气与压缩空气混合燃烧提高系统循环热效率；McIntosh电站在Huntorf电站的基础上进行改良，增加了废热回收系统，可节省25%的燃料；江苏金坛60MW盐穴压缩空气储能电站是世界上首座成功应用先进绝热非补燃式储能技术的电站，较国外2个典型案例，不仅充分回收了热源能量、提高了系统效率，还实现了废气零污染排放。

  1.3 在建地下压气储能库及发展趋势

  1.3.1 在建地下压气储能库

  如表3所示，2023年国内压气储能电站在建项目在盐岩地层、硬岩、废弃矿坑、人工硐室等地零星出现。由于传统补燃式压气储能效率较低、依赖天然气、碳排放大，不符合“双碳”战略内核，因此为提高系统效率、顺利实施减碳，现阶段国内储能开始向先进绝热压气储能、等温压缩压气储能、多种地层建立储库等方向发展。

表3 2023年国内压气储能库压缩空气储能项目

  1.3.2 发展趋势

  1.3.2.1 先进绝热压缩地下压气储能

  先进绝热压缩储能（AA-CAES）摒弃了补燃环节，并外部扩展电加热单元、光热收集单元等来提高效率。AA-CAES的效率可通过耦合单元持续优化，作为综合能源系统使用，学者们对调度模型开展了理论及仿真研究。YAOWANG L等基于冷热联产调度，建立了一种冷热电一体化调度模型，降低运行成本，但尚未实现最优调度模型。徐卫君等基于能源集线器理论，构建多能流优化调整模型，提高了区域的能量利用效率，进行并仿真验证模型性能。因此，学者们多进行仿真模拟研究AA-CAES，实现联供系统规划尚不成熟。

  1.3.2.2 等温压缩地下压气储能

  等温压缩压气储能是使空气保持接近等温，提高压缩空气热效率，为实现恒温，需增加接触面积系数和空气接触时间，如液体活塞、金属丝网、水泡沫等。其中，活塞可以避免气体泄漏，但气体压力的波动会影响活塞系统的运行性能；水泡沫作用时间长，但里面的化学成分可能会影响储库的运行寿命；金属丝网用于增加液体活塞的高速率传热，可以提高系统效率。VIKRAM C P等使用铝和铜金属网进行等温压缩试验，得出金属丝网可提高6%～8%系统效率，但未考虑金属网在连续运行工况下的性能，因此对于金属丝网，目前的研究并不充分，金属丝的选择、最佳网眼等问题仍待进一步研究。李瑞雄等建立详细的热力学模型，研究淋喷量、物理尺寸、水泵运行工况等参数对压气储能的运行效率的影响，形成液体活塞压气储能热力评价体系。虽然，学者们对液体活塞的研究较多，但对等温压缩压气储能的其他等温手段评价体系的研究却较为欠缺。

  2 地下压气储能工程关键问题研究进展

  2.1 地下压气储能库候选场址要求

  岩石类型的特性不同，地下储能库对地层的建库要求也不同。盐岩是压气储能的理想地层，密闭性好，相对其他地层研究较为成熟。国外的盐岩地层为盐穴，而我国盐岩地层有层薄、杂质含量高、夹层多等特点。国外与国内的盐岩地层类型有所差异，杨春和等进行了多年国内盐层建库的可行性论证，为江苏金坛60MW盐穴压缩空气储能电站的完成提供了支撑。HANG L等认为纯度不高的盐岩地层建设压气储能库也是可行的，盐岩地层夹层渗透性越低，盖层越厚，越有利于腔体的稳定性和密闭性。硬岩压气储能在国内尚未有示范性项目建成，目前硬岩建库并没有成熟的选址路线可供参考，仍处于边产边研阶段。用于地下储能库矿洞应保证围岩的自承能力大、巷道和竖井稳定性高、巷道密封性好。废弃煤矿地质赋存、采掘条件具有复杂性，赵同彬等梳理了前人文献，总结了废弃压气储能选址评估方法。国内废弃矿洞压气储能库研究起步晚，未有成熟的选址评估方法推广应用，仍需进一步实践验证。

  含水层需盖层不透水，并建立在密封性好的地区。国外已在含水层储能库多方面建立了评估标准，但国内发展较晚，目前只集中在运行参数优化、气体渗漏控制、多场耦合模拟等理论方面。谢珺河、叶磊构建地下含水层模型，对含水层压缩空气储能系统进行了THM耦合模拟分析。谢珺河得出渗透率和注气方案等因素对系统起决定性作用；叶磊表明系统的循环会影响含水层及上下岩层，背斜构造气体饱和度和可持续周期数最高。但在无背斜构造的含水层仍有建库需求，DONGMEI S等采用数值模拟方法，表明在近海地区没有合适的背斜构造含水层的情况下，水平含水层是CAES存储介质的潜在选择。

  建库地层适宜性集中在水文地质、密封性、地质构造等评价放面，因此需建立综合评价体系，使得建库多因素指标越来越受关注。

  2.2 地下压气储能库密闭工程型式

  盐岩有较低的渗透率，密闭性好，多采用单层洞室密封。硬岩、废弃矿洞洞室可采用钢筋混凝土与围岩的双层洞室或密封层、衬砌、围岩组成的3层洞室进行密封，也可通过竖井与洞室连接封闭，特定条件下采用复合式衬砌。国外对硬岩地层密封材料大多采用钢板，钢板材料几乎不透气，但钢板作为密封层材料，施工难度大、造价高，在湿空气作用下容易腐蚀。

  夏才初等通过试验及数值模拟得出，玻璃钢和橡胶板密封性好、施工难度小、造价低廉，可作为备选的密封材料。

  2.3 地下压气储能库密闭性研究

  密闭性是地下压气储能库需要首要考虑的问题之一，直接影响储能库的运行性能。国内外研究盐岩密闭性的成果较为丰富，国外密封检测方法主要有气体为介质（API法）或液体为介质（Geostock法）2种。其中，API法简单、成本低；Geostock法准确科学，但测试时间长、成本高。国内学者多将国外密封监测方法进行结合或改进使用。袁光杰等与孙希亮采用了原理与API法相似的方法，对盐腔的密闭性进行监测，成功应用到江苏金坛的盐岩井洞中。另外，通过气体的温度评价储能库密闭性也是当今判别储库气密性的方式，如自然高灵敏测井技术。为将储库应用到广大其他地层，研究非盐岩地层密闭性也十分必要。蒋中明等建立国内首座硬岩试验库，得出各结构层位移、温度、应力的变化规律，并使用光纤验证硬岩试验库的密闭性。综上，针对地下压气储能盐岩的密闭性研究较为丰富，但对于非盐岩地层的研究，仍然需要不断完善。

  2.4 地下压气储能库变形及稳定性研究

  由于储能库受热力耦合作用明显，易发生变形，因而保障储能库的稳定性至关重要。夏才初等使用Abaqus分析了压气储能硬岩洞室稳定性和洞周应变规律，认为埋深300m的圆形洞室和大罐洞室稳定性较好，马蹄型洞室应变最大。刘澜婷结合平江硬岩压气试验库地质条件，建立数值仿真模型，得出密封层靠近堵头处温度最高，衬砌容易失稳破坏。骆帅伶等总结出围岩稳定性与岩石强度、岩体结构、洞室跨度等有关。因此，围岩稳定性受应力、温度等一系列的因素影响，开展多场耦合研究具有十分重要的意义。

  2.5 地下压气储能库应力-温度-变形研究

  地下压气储能电站承受荷载变化频率高，温度变化明显，国内外学者对此开展研究积累了丰富的成果。KHALEDI K等建立盐岩的蠕变本构模型，分析温压作用下盐岩的稳定性，表明应力对围岩稳定性有重要影响，循环温度会缩短储能库的使用寿命。XU X L等基于Weibull分布和等效应变原理，建立损伤模型，探讨温压条件下的花岗岩变形和破坏特征。RAHIM H等研究盐岩地层的热-水-力-化学耦合过程，确认影响储能库运行过程的关键参数。综上，学者们对硬岩温压规律的研究集中在花岗岩，研究不充分。因此，研究热-水-力-化学的共同耦合作用，更符合实际的工况，是储能库密闭性、稳定性等关键问题的发展方向。

  3 地下压气储能工程发展方向

  3.1 新能源发展配套地下储能潜在发展方向

  3.1.1 集中式与分布式新能源电站配套压气储能

  我国太阳能、风能资源丰富，由于风能和太阳能发电的波动性和不确定性，需结合储能技术，平衡能源供需关系，采用大容量、中长时间尺度的压气储能解决新能源发电不足和消纳问题，使压气储能可作为新能源的配套设施，来优化电力系统的布局，缓解地区和时段性的供求矛盾。集中式电站与压气储能结合，可解决可再生能源不稳定性，回收地下采空区，实现资源最大化利用。我国江苏金坛、湖北应城压气储能电站示范性项目均为集中式电站，为区域产业升级和经济发展提供了支撑，同时分布式电站与压气储能结合，可最大化利用能源，减小新能源接入电力系统所造成的影响。清华大学进行100kW光热复合绝热压气储能冷电热三联供实验，促进了分布式电站的研究。

  3.1.2 联合循环电站

  联合循环电站将多种热力学循环结合，提升热效率。压气储能可与多种发电方式结合，如燃气-蒸汽联合循环电站。法国阿尔斯通公司计划开发442MW发电机，来满足燃气-蒸汽联合循环电站的运行要求。压气储能也可与其他能源系统进行集成，提高压气储能库的性能，如与生物质气化系统结合。西班牙计划在Basque-Cantabrian开展沼气与压气储能的联合循环电站项目，理论效能可达80%。联合循环电站提高了能源的利用率，降低了环境污染，是压气储能发展的潜在方向。

  3.2 数字化与智能化

  数字化建设是实现智能化储能库的基础。数字化储能库有利于对储能库自我调节和监控，降本增效。预计智能化储能库可优化运行方案，识别储能库潜在风险，了解地下储能库的运行状态，评估储能库的密封性能，及时预警，提高储能库可靠性。目前，国内外尚未有建成的智能化储能库。

  4 结论

  梳理国内外地下压气储能研究进展，以及压气储能候选场址要求、密闭工程、密闭性研究、稳定性和温度-应力-变形等问题，并讨论不同地层建库适宜性、潜在发展方向和监测技术等，得出以下4项结论。

  ①地下压气储能效率高、选址灵活、环境友好，是储能技术发展的重点方向。

  ②国内的地下压气储能发展比国外起步晚，多处于技术研究和示范工程阶段，不同岩层的选址、密封性、稳定性要求有所差异，需要分类开展研究；地下压缩空气储能工程围岩多场耦合效应，对工程稳定性和功能转化效率具有重要意义。

  ③在地下压气储能库的候选场址、密闭工程型式、密闭性研究、变形及稳定性研究、应力-温度-变形等关键问题方面，国内外取得了丰富的研究成果，为压缩空气储能工程建设提供了重要理论支撑。

  ④应对储能不同需求、不同地域地质条件的差异，集中式、分布式、联合循环等电站的持续发展为新能源提供了关键储能支撑；同时，密闭检测方法技术、智能监测是重要的发展方向。

梳理地下压气储能技术的发展过程、关键问题等，可为相关研究提供重要指导。全面综述地下压气储能工程的研究进展与关键性问题，讨论潜在的发展方向，发现我国的地下压气储能发展起步晚于国外，且多处于技术研究和示范工程阶段，不同岩层的选址、密封性、稳定性要求有所差异，需要分类开展研究；同时，地下压缩空气储能工程围岩多场耦合效应对工程稳定性和功能转化效率具有重要意义。但由于压气储能是新兴的储能技术，在国内外虽然取得了丰富的研究成果，可工程应用仍有较多问题亟需解决。因此，将压气储能作为集中式、分布式、联合循环等电站配套设施，优化密闭检测、数字化和智能化是压气储能重要的发展方向。

  近年来，化石能源危机和可再生能源间歇性、波动性等问题凸显，大规模储能成为保障能源健康发展的关键一环。随着“双碳”战略的推进，多种储能技术迅速发展。其中，抽水蓄能技术较为成熟，可进行大规模储能，但对场地要求高；飞轮储能响应速度快，但成本较高，容量规模一般较小；储热占地面积小、效率高，但只能应用到特定发电场景中；储氢成本相对较低，发电时间长，但系统效率相对较低；液态空气储能能量密度大，但效率较低；电化学储能效率较高，建设周期短，但容易导致安全隐患；压缩空气储能对场地要求灵活，成本接近抽水蓄能，同时可进行大规模储能，压气储能储库既可以使用地上罐体，又可以建立地下储库。对比其他储能，压气储能是大规模储能的理想储能方式。建立地下储库较高压罐体可大幅削减成本，因此研究其关键问题，总结已有成果，可为后续研究提供方向。

  1 地下压气储能工程

  1.1 地下压气储能库介绍

  地下压气储能原理如图1所示，在电网低谷期时，将多余电量驱动电动机压缩空气，将压缩空气存到地下洞室中；在电网高峰期，压缩空气通过涡轮机进行膨胀，驱动发电机发电。

  因此，地下压气储能需保证地下洞室密闭性、稳定性、能够承受多次温压循环荷载，建库地层一般为盐穴、硬岩地层、废弃矿洞和含水层。

图1 压气储能库原理示意图

  1.2 已建成地下压气储能库

  1978年，德国Huntorf电站正式建成，是国际上首座商业化运行的压气储能电站。储库为2个废弃盐岩矿洞，参数如表1所示，采用高、低透平压缩机结合的方式，可连续充气8h，发电2h，实现6min内启动至负荷。1991年，美国McIntosh电站建成，机组启动到满负荷约需9min，额定负荷状态热效率74.7%。2022年，江苏金坛60MW盐穴压缩空气储能电站作为国内示范项目投入运行，参数如表2所示。2024年，湖北应城300MW级盐穴先进绝热压缩空气储能正式并网，系统转化率达70%。

表1 Huntdorf参数

表2 江苏金坛60MW盐穴压缩空气储能库一期参数

  Huntorf电站采用回热系统及天然气与压缩空气混合燃烧提高系统循环热效率；McIntosh电站在Huntorf电站的基础上进行改良，增加了废热回收系统，可节省25%的燃料；江苏金坛60MW盐穴压缩空气储能电站是世界上首座成功应用先进绝热非补燃式储能技术的电站，较国外2个典型案例，不仅充分回收了热源能量、提高了系统效率，还实现了废气零污染排放。

  1.3 在建地下压气储能库及发展趋势

  1.3.1 在建地下压气储能库

  如表3所示，2023年国内压气储能电站在建项目在盐岩地层、硬岩、废弃矿坑、人工硐室等地零星出现。由于传统补燃式压气储能效率较低、依赖天然气、碳排放大，不符合“双碳”战略内核，因此为提高系统效率、顺利实施减碳，现阶段国内储能开始向先进绝热压气储能、等温压缩压气储能、多种地层建立储库等方向发展。

表3 2023年国内压气储能库压缩空气储能项目

  1.3.2 发展趋势

  1.3.2.1 先进绝热压缩地下压气储能

  先进绝热压缩储能（AA-CAES）摒弃了补燃环节，并外部扩展电加热单元、光热收集单元等来提高效率。AA-CAES的效率可通过耦合单元持续优化，作为综合能源系统使用，学者们对调度模型开展了理论及仿真研究。YAOWANG L等基于冷热联产调度，建立了一种冷热电一体化调度模型，降低运行成本，但尚未实现最优调度模型。徐卫君等基于能源集线器理论，构建多能流优化调整模型，提高了区域的能量利用效率，进行并仿真验证模型性能。因此，学者们多进行仿真模拟研究AA-CAES，实现联供系统规划尚不成熟。

  1.3.2.2 等温压缩地下压气储能

  等温压缩压气储能是使空气保持接近等温，提高压缩空气热效率，为实现恒温，需增加接触面积系数和空气接触时间，如液体活塞、金属丝网、水泡沫等。其中，活塞可以避免气体泄漏，但气体压力的波动会影响活塞系统的运行性能；水泡沫作用时间长，但里面的化学成分可能会影响储库的运行寿命；金属丝网用于增加液体活塞的高速率传热，可以提高系统效率。VIKRAM C P等使用铝和铜金属网进行等温压缩试验，得出金属丝网可提高6%～8%系统效率，但未考虑金属网在连续运行工况下的性能，因此对于金属丝网，目前的研究并不充分，金属丝的选择、最佳网眼等问题仍待进一步研究。李瑞雄等建立详细的热力学模型，研究淋喷量、物理尺寸、水泵运行工况等参数对压气储能的运行效率的影响，形成液体活塞压气储能热力评价体系。虽然，学者们对液体活塞的研究较多，但对等温压缩压气储能的其他等温手段评价体系的研究却较为欠缺。

  2 地下压气储能工程关键问题研究进展

  2.1 地下压气储能库候选场址要求

  岩石类型的特性不同，地下储能库对地层的建库要求也不同。盐岩是压气储能的理想地层，密闭性好，相对其他地层研究较为成熟。国外的盐岩地层为盐穴，而我国盐岩地层有层薄、杂质含量高、夹层多等特点。国外与国内的盐岩地层类型有所差异，杨春和等进行了多年国内盐层建库的可行性论证，为江苏金坛60MW盐穴压缩空气储能电站的完成提供了支撑。HANG L等认为纯度不高的盐岩地层建设压气储能库也是可行的，盐岩地层夹层渗透性越低，盖层越厚，越有利于腔体的稳定性和密闭性。硬岩压气储能在国内尚未有示范性项目建成，目前硬岩建库并没有成熟的选址路线可供参考，仍处于边产边研阶段。用于地下储能库矿洞应保证围岩的自承能力大、巷道和竖井稳定性高、巷道密封性好。废弃煤矿地质赋存、采掘条件具有复杂性，赵同彬等梳理了前人文献，总结了废弃压气储能选址评估方法。国内废弃矿洞压气储能库研究起步晚，未有成熟的选址评估方法推广应用，仍需进一步实践验证。

  含水层需盖层不透水，并建立在密封性好的地区。国外已在含水层储能库多方面建立了评估标准，但国内发展较晚，目前只集中在运行参数优化、气体渗漏控制、多场耦合模拟等理论方面。谢珺河、叶磊构建地下含水层模型，对含水层压缩空气储能系统进行了THM耦合模拟分析。谢珺河得出渗透率和注气方案等因素对系统起决定性作用；叶磊表明系统的循环会影响含水层及上下岩层，背斜构造气体饱和度和可持续周期数最高。但在无背斜构造的含水层仍有建库需求，DONGMEI S等采用数值模拟方法，表明在近海地区没有合适的背斜构造含水层的情况下，水平含水层是CAES存储介质的潜在选择。

  建库地层适宜性集中在水文地质、密封性、地质构造等评价放面，因此需建立综合评价体系，使得建库多因素指标越来越受关注。

  2.2 地下压气储能库密闭工程型式

  盐岩有较低的渗透率，密闭性好，多采用单层洞室密封。硬岩、废弃矿洞洞室可采用钢筋混凝土与围岩的双层洞室或密封层、衬砌、围岩组成的3层洞室进行密封，也可通过竖井与洞室连接封闭，特定条件下采用复合式衬砌。国外对硬岩地层密封材料大多采用钢板，钢板材料几乎不透气，但钢板作为密封层材料，施工难度大、造价高，在湿空气作用下容易腐蚀。

  夏才初等通过试验及数值模拟得出，玻璃钢和橡胶板密封性好、施工难度小、造价低廉，可作为备选的密封材料。

  2.3 地下压气储能库密闭性研究

  密闭性是地下压气储能库需要首要考虑的问题之一，直接影响储能库的运行性能。国内外研究盐岩密闭性的成果较为丰富，国外密封检测方法主要有气体为介质（API法）或液体为介质（Geostock法）2种。其中，API法简单、成本低；Geostock法准确科学，但测试时间长、成本高。国内学者多将国外密封监测方法进行结合或改进使用。袁光杰等与孙希亮采用了原理与API法相似的方法，对盐腔的密闭性进行监测，成功应用到江苏金坛的盐岩井洞中。另外，通过气体的温度评价储能库密闭性也是当今判别储库气密性的方式，如自然高灵敏测井技术。为将储库应用到广大其他地层，研究非盐岩地层密闭性也十分必要。蒋中明等建立国内首座硬岩试验库，得出各结构层位移、温度、应力的变化规律，并使用光纤验证硬岩试验库的密闭性。综上，针对地下压气储能盐岩的密闭性研究较为丰富，但对于非盐岩地层的研究，仍然需要不断完善。

  2.4 地下压气储能库变形及稳定性研究

  由于储能库受热力耦合作用明显，易发生变形，因而保障储能库的稳定性至关重要。夏才初等使用Abaqus分析了压气储能硬岩洞室稳定性和洞周应变规律，认为埋深300m的圆形洞室和大罐洞室稳定性较好，马蹄型洞室应变最大。刘澜婷结合平江硬岩压气试验库地质条件，建立数值仿真模型，得出密封层靠近堵头处温度最高，衬砌容易失稳破坏。骆帅伶等总结出围岩稳定性与岩石强度、岩体结构、洞室跨度等有关。因此，围岩稳定性受应力、温度等一系列的因素影响，开展多场耦合研究具有十分重要的意义。

  2.5 地下压气储能库应力-温度-变形研究

  地下压气储能电站承受荷载变化频率高，温度变化明显，国内外学者对此开展研究积累了丰富的成果。KHALEDI K等建立盐岩的蠕变本构模型，分析温压作用下盐岩的稳定性，表明应力对围岩稳定性有重要影响，循环温度会缩短储能库的使用寿命。XU X L等基于Weibull分布和等效应变原理，建立损伤模型，探讨温压条件下的花岗岩变形和破坏特征。RAHIM H等研究盐岩地层的热-水-力-化学耦合过程，确认影响储能库运行过程的关键参数。综上，学者们对硬岩温压规律的研究集中在花岗岩，研究不充分。因此，研究热-水-力-化学的共同耦合作用，更符合实际的工况，是储能库密闭性、稳定性等关键问题的发展方向。

  3 地下压气储能工程发展方向

  3.1 新能源发展配套地下储能潜在发展方向

  3.1.1 集中式与分布式新能源电站配套压气储能

  我国太阳能、风能资源丰富，由于风能和太阳能发电的波动性和不确定性，需结合储能技术，平衡能源供需关系，采用大容量、中长时间尺度的压气储能解决新能源发电不足和消纳问题，使压气储能可作为新能源的配套设施，来优化电力系统的布局，缓解地区和时段性的供求矛盾。集中式电站与压气储能结合，可解决可再生能源不稳定性，回收地下采空区，实现资源最大化利用。我国江苏金坛、湖北应城压气储能电站示范性项目均为集中式电站，为区域产业升级和经济发展提供了支撑，同时分布式电站与压气储能结合，可最大化利用能源，减小新能源接入电力系统所造成的影响。清华大学进行100kW光热复合绝热压气储能冷电热三联供实验，促进了分布式电站的研究。

  3.1.2 联合循环电站

  联合循环电站将多种热力学循环结合，提升热效率。压气储能可与多种发电方式结合，如燃气-蒸汽联合循环电站。法国阿尔斯通公司计划开发442MW发电机，来满足燃气-蒸汽联合循环电站的运行要求。压气储能也可与其他能源系统进行集成，提高压气储能库的性能，如与生物质气化系统结合。西班牙计划在Basque-Cantabrian开展沼气与压气储能的联合循环电站项目，理论效能可达80%。联合循环电站提高了能源的利用率，降低了环境污染，是压气储能发展的潜在方向。

  3.2 数字化与智能化

  数字化建设是实现智能化储能库的基础。数字化储能库有利于对储能库自我调节和监控，降本增效。预计智能化储能库可优化运行方案，识别储能库潜在风险，了解地下储能库的运行状态，评估储能库的密封性能，及时预警，提高储能库可靠性。目前，国内外尚未有建成的智能化储能库。

  4 结论

  梳理国内外地下压气储能研究进展，以及压气储能候选场址要求、密闭工程、密闭性研究、稳定性和温度-应力-变形等问题，并讨论不同地层建库适宜性、潜在发展方向和监测技术等，得出以下4项结论。

  ①地下压气储能效率高、选址灵活、环境友好，是储能技术发展的重点方向。

  ②国内的地下压气储能发展比国外起步晚，多处于技术研究和示范工程阶段，不同岩层的选址、密封性、稳定性要求有所差异，需要分类开展研究；地下压缩空气储能工程围岩多场耦合效应，对工程稳定性和功能转化效率具有重要意义。

  ③在地下压气储能库的候选场址、密闭工程型式、密闭性研究、变形及稳定性研究、应力-温度-变形等关键问题方面，国内外取得了丰富的研究成果，为压缩空气储能工程建设提供了重要理论支撑。

  ④应对储能不同需求、不同地域地质条件的差异，集中式、分布式、联合循环等电站的持续发展为新能源提供了关键储能支撑；同时，密闭检测方法技术、智能监测是重要的发展方向。