Simulação numérica e análise das leis de equilíbrio térmico no sistema complementar de armazenamento térmico em aquíferos

ZHENG YONGXIANG ,  

FAN JIE ,  

YIN CHAO ,  

HAN XUELIANG ,  

HUANG RUIFENG ,  

摘要

A tecnologia de armazenamento de energia em aquíferos é uma solução emergente e viável para armazenamento complementar multi-energético, cuja tecnologia central consiste em armazenar fontes de energia renovável altamente variáveis (como solar, eólica, etc.) na forma de energia térmica em aquíferos subterrâneos, para extraí-la e utilizá-la de forma estável quando necessário, alcançando o objetivo de armazenamento complementar multi-energético com base em reservatórios geotérmicos. A distância de equilíbrio térmico é um parâmetro chave para determinar o espaçamento entre poços de injeção e produção neste sistema, definida como a distância mínima necessária para que a amplitude da flutuação da temperatura do fluido injetado diminua para um intervalo aceitável durante a propagação no aquífero sob condições operacionais específicas. Para revelar os principais mecanismos que controlam a distância de equilíbrio térmico, foi construído um modelo numérico tridimensional do aquífero com acoplamento térmico-fluido, analisando principalmente os efeitos dos parâmetros de produção e injeção (temperatura do fluido injetado, taxa de injeção), propriedades do reservatório (permeabilidade, porosidade) e propriedades termo-físicas da rocha (capacidade térmica volumétrica da rocha, condutividade térmica da rocha) sobre a distância de equilíbrio térmico. Foi utilizada análise de regressão linear múltipla para ordenar a sensibilidade dos parâmetros e identificar os fatores dominantes. Os resultados indicam que a distância de equilíbrio térmico está positivamente correlacionada com a temperatura do fluido injetado, taxa de injeção, permeabilidade e condutividade térmica da rocha, e negativamente correlacionada com a porosidade e capacidade térmica volumétrica da rocha; os três principais fatores dominantes que afetam a distância de equilíbrio térmico são permeabilidade, taxa de injeção e temperatura do fluido injetado, cuja ordem de sensibilidade é permeabilidade > taxa de injeção > temperatura do fluido injetado. É importante notar que os parâmetros de produção têm uma maior proporção entre os fatores dominantes, indicando que, através do controle racional da estratégia de injeção e produção e da otimização do arranjo da rede de poços, é possível melhorar efetivamente a eficiência do armazenamento de calor e a economicidade do armazenamento de energia do sistema. Os resultados fornecem uma base científica quantitativa para o planejamento racional de poços e a otimização das estratégias operacionais em sistemas complementares multi-energéticos "geotérmicos +", ao mesmo tempo que oferecem suporte técnico para o uso eficiente de energias renováveis.

关键词

armazenamento de energia em aquíferos;distância de equilíbrio térmico;sistema complementar multi-energético;acoplamento térmico-fluido;análise de sensibilidade

阅读全文