Simulación numérica y análisis de las leyes de equilibrio térmico en un sistema complementario de almacenamiento térmico en acuíferos

ZHENG YONGXIANG ,  

FAN JIE ,  

YIN CHAO ,  

HAN XUELIANG ,  

HUANG RUIFENG ,  

摘要

La tecnología de almacenamiento de energía en acuíferos es una solución emergente y viable para sistemas de almacenamiento de energía multi-complementarios. Su tecnología central consiste en almacenar fuentes de energía renovables volátiles (como solar, eólica, etc.) en forma de energía térmica dentro de acuíferos subterráneos, para extraerla y utilizarla de manera estable cuando sea necesario, logrando el objetivo de almacenamiento multi-complementario basado en reservorios geotérmicos. La distancia de equilibrio térmico es un parámetro clave para determinar el espaciamiento entre pozos de inyección y producción, definido como la distancia mínima requerida para que la amplitud de las fluctuaciones de temperatura del fluido inyectado se reduzca a un rango aceptable durante la propagación en el acuífero bajo condiciones operativas específicas. Para revelar los mecanismos principales que controlan la distancia de equilibrio térmico, se construyó un modelo numérico tridimensional del acuífero con acoplamiento térmico-fluido, enfocándose en analizar los efectos de los parámetros de producción e inyección (temperatura del fluido de inyección, tasa de inyección), las propiedades del estrato (permeabilidad, porosidad) y las propiedades termofísicas de la roca (capacidad calorífica volumétrica, conductividad térmica) sobre la distancia de equilibrio térmico. Se empleó un análisis de regresión lineal múltiple para ordenar la sensibilidad de los parámetros e identificar los factores dominantes. Los resultados muestran que la distancia de equilibrio térmico se correlaciona positivamente con la temperatura del fluido inyectado, tasa de inyección, permeabilidad y conductividad térmica de la roca; y negativamente con la porosidad y la capacidad calorífica volumétrica de la roca; los tres principales factores que afectan la distancia de equilibrio térmico son la permeabilidad, la tasa de inyección y la temperatura del fluido de inyección, con un orden de sensibilidad de permeabilidad > tasa de inyección > temperatura del fluido. Cabe destacar que los parámetros productivos dominan en proporción entre los factores principales, lo que indica que ajustar racionalmente la estrategia de inyección y producción y optimizar la disposición de los pozos puede mejorar eficazmente la eficiencia y economía del almacenamiento de calor. Los resultados proporcionan una base científica cuantitativa para la planificación razonable de pozos y optimización de estrategias operativas en sistemas multi-complementarios "geotérmicos +", y brindan soporte técnico para el uso eficiente de energías renovables.

关键词

almacenamiento de energía en acuíferos;distancia de equilibrio térmico;sistema multi-complementario;acoplamiento térmico-fluido;análisis de sensibilidad

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