在全球能源轉型和國家“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃及“雙碳”戰(zhàn)略目標的引領下，我國能源結構持續(xù)優(yōu)化調整，以太陽能、風能為代表的可再生能源的在能源系統(tǒng)中的比重逐年攀升。然而，由于可再生能源的間歇性和波動性，電網的安全穩(wěn)定運行面臨新的挑戰(zhàn)，進一步加大了對大規(guī)模儲能技術的迫切需求。

近年來，我國在壓縮空氣儲能領域取得了顯著進展，成為全球領先的創(chuàng)新者。2022年5月，全球首個非補燃式壓縮空氣儲能電站（60MW/300MWh）在江蘇金壇成功投運；2024年4月，湖北應城300MW/1500MWh和山東肥城300MW/1800MWh非補燃式壓縮空氣儲能電站先后成功并網發(fā)電，標志著我國壓縮空氣儲能技術成功邁入千兆瓦時級別的新階段。然而，這些壓縮空氣儲能電站均采用鹽穴作為壓縮空氣的儲存介質，受限于鹽穴地質條件的局限性，該技術的進一步推廣和應用可能面臨地域選擇上的挑戰(zhàn)。

我院常務副院長魯春輝教授課題組與澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織（CSIRO）開展合作研究，將目光轉向自然界中廣泛存在的含水層，探索其作為壓縮空氣儲能介質的可行性（圖1）。研究采用數值模擬方法，重點探討了滲透率、孔隙度、深度、傾角等含水層特性對關鍵設計參數（如空氣抽/注流量和緩沖氣泡質量）以及壓縮空氣儲存的影響。研究結果表明含水層深度和滲透率是決定空氣抽/注流量的關鍵影響因素（圖2），而孔隙度和傾角則對所需緩沖氣泡的質量有顯著影響。這些發(fā)現(xiàn)共同為含水層壓縮空氣儲能系統(tǒng)的設計優(yōu)化和選址提供了科學依據。

相關論文已在儲能領域國際權威期刊《Journal of Energy Storage》上發(fā)表，論文題為《Understanding the influence of aquifer properties on the performance of compressed air energy storage in aquifers: A numerical simulation study》。

論文信息：Yang, X., Czapla, J. P., Clennell, M. B., & Lu, C. (2024). Understanding the influence of aquifer properties on the performance of compressed air energy storage in aquifers: A numerical simulation study. Journal of Energy Storage, 99, 113202.