2024年中國電建成都院水電站壓縮空氣儲能地下洞室設計理論與安全控制技術研究技術開發(fā)招標




1項目概況

儲能技術是具有戰(zhàn)略性、基礎性、前瞻性的重大能源技術，已成為政府關注和支持的焦點。新型儲能是未來我國實現(xiàn)雙碳目標的重要支撐，是新能源與儲能發(fā)展的重要方向。壓縮空氣儲能技術被視為除抽水蓄能之外的另一種極具潛力的大規(guī)模儲能技術。2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》中，多次提到壓縮空氣儲能，指出新型儲能是構建新型電力系統(tǒng)的重要技術和基礎裝備，是實現(xiàn)碳達峰碳中和目標的重要支撐，也是催生國內能源新業(yè)態(tài)、搶占國際戰(zhàn)略新高地的重要領域。到2025年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段，具備大規(guī)模商業(yè)化應用條件，其中百兆瓦級壓縮空氣儲能技術實現(xiàn)工程化應用。到2030年，新型儲能全面市場化發(fā)展。

水電站地下洞室群壓縮空氣儲能關鍵技術（重點技術）、利用水電站壓縮空氣儲能（典型場景）兩個項目，已納入國資委部署的未來產業(yè)啟航行動計劃未來空間產業(yè)地下空間利用領域任務清單。

在水電站開展壓縮空氣儲能，需要解決水電站地下洞室壓縮空氣儲能庫選址原則、循環(huán)高內氣壓地下洞室損傷機理、高內氣壓地下洞室密封層的設計理論和施工技術、水電站地下洞室壓縮空氣儲能長期安全穩(wěn)定控制技術等關鍵基礎理論、分析方法、工程技術，基于以上研究成果，總結提出水電站地下洞室壓縮空氣儲能長期安全穩(wěn)定控制技術。

2招標范圍及時間要求

2.1招標范圍

1、水電站地下洞室壓縮空氣儲能庫選址原則及儲氣庫布置研究

（1）水電站地下洞室壓縮空氣儲能庫選址原則研究

采用理論推導方法，建立適用于水電站既有地下洞室群作為高壓儲氣庫的受力模型，采用極限平衡分析方法，得到滿足巖體抗剪切極限能力時的水電站地下洞群最小水平和垂直埋深。采用數(shù)值計算分析方法，從巖體密度、彈性模量、泊松比、粘聚力、內摩擦角、洞室直徑、洞室氣壓等方面開展參數(shù)敏感性分析，確定在不同參數(shù)組合下水電站地下洞群的上覆巖體和側覆巖體穩(wěn)定性，基于不同參數(shù)組合下儲氣庫布置的極限水平深度和極限垂直深度，給出最小埋深確定準則，提出水電站壓縮空氣儲能洞室的選址原則，可定量化指導儲氣庫選址工作。

（2）水電站壓縮空氣儲能地下儲氣庫布置研究

針對水電站既有洞群特點，開展儲氣庫布置格局研究，如直線型布置、環(huán)形布置、直線-環(huán)形布置等布置形式的對比研究。

（3）水電站壓縮空氣儲能地下儲氣庫連接原則研究

針對水電站既有洞群特點，建立不同類型的洞庫連接方案，采用數(shù)值計算分析不同方案下沿程能量損失規(guī)律、溫度場變化規(guī)律和不同洞庫的充放氣規(guī)律，提出水電站儲氣庫連接原則。

2、循環(huán)高內氣壓地下洞室損傷機理研究

（1）高內氣壓對既有地下洞室局部地應力場重分布研究

通過建立數(shù)值仿真模型，分析高內氣壓循環(huán)作用下對既有地下洞室局部地應力場的影響機制。

（2）循環(huán)高內氣壓下地下洞室襯砌與圍巖的力學響應特性

采用數(shù)值計算和室內試驗初步分析不同襯砌支護方式下從施工到運行期水電站既有洞室在循環(huán)高內氣壓作用下襯砌與圍巖相互作用機制，得到襯砌和圍巖在高氣壓作用下各自的承載比例、承載方向等，初步揭示圍巖破壞機理。

（3）循環(huán)高內氣壓下地下洞室襯砌與圍巖的開裂機制

采用數(shù)值計算和室內試驗，考慮采用不同襯砌支護方式，分別建立壓氣儲能地下洞室彈塑性力學解析模型和壓氣儲能地下洞室多場耦合數(shù)值模型，分析地下洞室從施工期到運行期不同階段時圍巖和襯砌的力學響應特征和破壞機制，并研究高壓空氣在地下洞室圍巖和襯砌材料中的滲流特性。

（4）循環(huán)高內氣壓下地下洞室圍巖的破壞機制

采用數(shù)值計算和室內試驗，在充分考慮巖體自身強度的基礎上，得到在高內壓條件下壓氣儲能地下洞室隆起破壞模式和破壞特征，分析不同圍巖強度對洞室隆起破壞模式的影響；研究高內氣壓循環(huán)儲放作用下對洞室圍巖穩(wěn)定性的影響，揭示圍巖失穩(wěn)破壞機制，得到關鍵部位從彈性-塑性-微裂紋-宏觀裂紋-破壞的時空演化規(guī)律，并得到地下洞室長時受力特性及圍巖襯砌損傷機理。

（5）循環(huán)高內氣壓下地下洞室支護效能評價

采用數(shù)值計算和室內試驗，開展氣-溫雙循環(huán)下地下洞室支護效能評價，研究支護效能弱化后氣-溫雙循環(huán)下地下洞室失穩(wěn)特征，并開展循環(huán)高內氣壓地下洞室非圓形斷面形狀適應研究。

（6）高壓頻繁抽采下對裂隙巖體的影響機制研究

采用數(shù)值計算或室內試驗研究手段，研究氣溫雙循環(huán)作用下對裂隙巖體的損傷作用機理，揭示高壓氣體在裂隙巖體的滲流擴散機制。

3、高內氣壓地下洞室密封層的設計理論和施工技術研究

（1）高內壓地下洞室柔性密封材料研究

根據既有水電站地下洞室的斷面類型、襯砌結構、巖性條件、地應力分布等因素，從密封材料的滲透特性，基礎力學特性（抗拉、抗壓、抗剪等），疲勞特性，長期抗老化特性等不同角度對其進行定量分析，提出可適用于水電站地下洞室壓縮空氣儲能的柔性密封層材料。

（2）不同控裂方式下高內氣壓地下洞室柔性密封層的失效機制和控制技術

開展密封層抗外水壓力試驗，研究粘貼式等柔性密封層發(fā)生撕脫破壞的臨界強度；開展密封層陷縫破壞試驗，提出不同厚度密封層在不同氣壓下由于陷縫破壞失效時襯砌裂縫的臨界寬度；開展高氣壓循環(huán)作用下柔性密封層的氣密與應力疲勞的試驗，確定密封層滲透系數(shù)、彈性模量、抗拉強度、拉斷伸長率與高氣壓循環(huán)次數(shù)之間的關系。

（3）高內氣壓地下洞室柔性密封層的設計理論和方法

根據壓氣儲能洞室單日空氣泄漏率不能超過0.5%及柔性密封層抗拉強度等指標，提出柔性密封層由于材料本身性質劣化而失效的臨界使用壽命。總結不同控裂方式下柔性密封層的失效模式，揭示不同控裂方式下柔性密封層的失效機制并提出相應的控制技術，在此基礎上提出地下洞室柔性密封層的設計理論。

（4）高內氣壓地下洞室柔性密封層的施工技術

建立不同施工方式下壓氣儲能洞室的多場耦合計算模型，分析不同施工方式下密封層的受力特點，并計算不同施工方式下密封層的疲勞壽命。并結合現(xiàn)場試驗成果，確定柔性密封層最佳的施工方式。分析不同拼接方式下密封層的疲勞壽命，確定柔性密封層最佳的拼接方式。結合柔性密封層設計理論和施工技術，研究柔性密封層修復技術。

（5）高內氣壓地下洞室柔性密封層的質量檢測和控制技術

通過壓氣儲能洞室空氣的日泄漏率一般不能超過0.5%與洞室的服役年限一般大于30年的要求，提出壓氣儲能洞室常見運行工況下密封材料的滲透系數(shù)、抗拉強度等指標，建立壓氣儲能洞室常見運行工況下柔性密封層滲透系數(shù)及抗拉強度的質量檢測標準，提出柔性密封層不同位置處（主體部位、拼接部位）的滲漏情況及抗拉強度測試方法，并提出相應的質量控制措施?？刂拼胧┲兄攸c研究排水、排氣通道的作用，通過數(shù)值模擬與室內或現(xiàn)場試驗相結合研究滲漏氣體對儲氣庫的影響。

4、水電站地下洞室壓縮空氣儲能長期安全穩(wěn)定控制技術研究

（1）循環(huán)高內氣壓對水電站臨近洞群穩(wěn)定影響機制研究

采用數(shù)值模擬或模型試驗開展儲氣洞室失穩(wěn)破壞后對臨近水電站地下洞群穩(wěn)定影響機制研究，提出臨近洞群潛在破壞模式。

（2）循環(huán)氣-溫耦合作用下地下洞室止裂控制技術

揭示氣-溫耦合作用下地下洞室圍巖止裂控制機理，提出裂縫反復張開閉合下高內氣壓地下洞室安全性的控制技術?？紤]采用提高圍巖止裂性能的特殊加固措施等對圍巖進行加固，在已建立的適用于復雜地層環(huán)境的壓氣儲能地下洞室相場模型的基礎上進一步考慮加固措施的影響，研究加固后對壓氣儲能地下洞室圍巖抗裂、止裂性能的提升，評估不同加固措施的適用性。提出裂縫反復張開閉合下高內氣壓地下洞室安全性的控制技術，對圍巖采取不同的止裂和加固措施，評價各種止裂加固措施的適宜性。

（3）高內氣壓地下洞室健康的長期監(jiān)測及預警技術
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根據壓氣儲能系統(tǒng)運行過程中洞室空氣壓力、溫度的變化規(guī)律，結合密封材料抗外水壓力試驗、陷縫破壞試驗、氣密與應力疲勞的試驗結果，提出壓氣儲能洞室失效的判別標準，如在不同階段洞室空氣壓力或溫度及其變化速率、外水壓力、密封層和襯砌交界處溫度、襯砌裂縫寬度的監(jiān)控值。在上述判別標準的基礎上進行劃分，提出洞室分級預警的監(jiān)測方法，并提出不同預警級別下的處理對策，最終形成一套針對壓氣儲能洞室失效的前兆識別、預警及險情解危的長期健康監(jiān)測技術。

2.2本項目實施的時間要求

項目總周期為761日歷天，包含了第一、二、三階段成果報告、最終成果報告完成期、論文發(fā)表期和專利（實質審查階段）并形成行業(yè)規(guī)范或團體標準等標準（征求意見稿）。起始時間預計為2024年11月30日，提交最終成果時間為2025年12月31日。

（1）第一階段成果報告完成期：乙方應在2024年12月31日前按照本合同的約定向甲方提交本項目第一階段成果報告及相關資料并通過驗收；

（2）第二階段成果報告完成期：乙方應在2025年6月30日前按照本合同的約定向甲方提交本項目第二階段成果報告及相關資料并通過驗收；

（3）最終成果報告完成期：乙方應在2025年12月31日前按照本合同的約定向甲方提交本項目最終成果報告完成相關資料且通過驗收，并形成行業(yè)規(guī)范或團體標準（征求意見稿）且通過驗收，相關論文取得錄用函，相關專利進入實質審查階段；

（4）論文、專利及標準驗收期：乙方應在2026年12月31日前按照本合同的約定向甲方提交本項目的論文錄用函和相關文件、專利（實質審查階段）。

各階段成果具體內容見下表：


序號

研究內容

研究任務

提交時間

備注


1

水電站地下洞室壓縮空氣儲能庫選址原則及儲氣庫布置研究

水電站地下洞室壓縮空氣儲能庫選址原則研究

2025.6

第二階段


水電站壓縮空氣儲能地下儲氣庫布置研究

2025.6

第二階段


水電站壓縮空氣儲能地下儲氣庫連接原則研究

2025.6

第二階段


2

循環(huán)高內氣壓地下洞室損傷機理研究

高內氣壓對既有地下洞室局部地應力場重分布研究

2024.12

第一階段


循環(huán)高內氣壓下地下洞室襯砌與圍巖的力學響應特性

2024.12

第一階段


循環(huán)高內氣壓下地下洞室襯砌與圍巖的開裂機制

2024.12

第一階段


循環(huán)高內氣壓下地下洞室圍巖的破壞機制

2024.12

第一階段


循環(huán)高內氣壓下地下洞室支護效能評價

2025.12

第三階段


高壓頻繁抽采下對裂隙巖體的影響機制研究

2025.12

第三階段


3

高內氣壓地下洞室密封層的設計理論和施工技術研究

高內壓地下洞室柔性密封材料研究

2024.12

第一階段


不同控裂方式下高內氣壓地下洞室柔性密封層的失效機制和控制技術

2024.12

第一階段


高內氣壓地下洞室柔性密封層的設計理論和方法

2024.12

第一階段


高內氣壓地下洞室柔性密封層的施工技術

2025.12

第三階段


高內氣壓地下洞室柔性密封層的質量檢測和控制技術

2025.12

第三階段


4

水電站地下洞室壓縮空氣儲能長期安全穩(wěn)定控制技術研究

循環(huán)高內氣壓對水電站臨近洞群穩(wěn)定影響機制研究

2025.6

第二階段


循環(huán)氣-溫耦合作用下地下洞室止裂控制技術

2025.6

第二階段


高內氣壓地下洞室健康的長期監(jiān)測及預警技術

2025.12

第三階段


5

論文及專利

共發(fā)表3篇論文，其中2篇核心論文，1篇SCI/EI論文；申請6項專利，其中3項為發(fā)明專利。

2025.12

第三階段


共發(fā)表2篇論文，其中1篇核心論文；申請2項專利，其中1項為發(fā)明專利

2026.12


3投標人資格要求

3.1投標人應同時具備以下資質條件：

（1）具有獨立法人資格；

（2）項目負責人具有教授以上職稱；

（3）財務狀況良好，近3年無虧損，需提供近3年經會計師事務所審計的財務會計報表（高校不用提供財務會計報表）。

（4）投標人近5年內承擔過的類似壓縮空氣儲能項目業(yè)績不少于1個，并提供業(yè)績證明材料（附合同關鍵頁面：封面頁、主要內容頁面、蓋章頁及價格組成頁）。

3.2屬于下列情況之一的單位不能作為投標人參加投標：

（l）不具有獨立法人資格的附屬機構（單位）；

（2）被責令停業(yè)的；

（3）中國電力建設集團（股份）有限公司的禁入承包商；

（4）最近三年內有騙取中標或在履約中有嚴重違約的；

（5）財產被接管或被凍結的；

（6）被依法暫?；虮蝗∠稑速Y格的。

（7）在近3年內有騙取中標或嚴重違約或重大工程質量問題的；

（8）法律、法規(guī)規(guī)定不允許參加投標的單位。

3.3其它要求

本項目不接受聯(lián)合投標。投標人在其投標文件中應包含按招標文件規(guī)定提供滿足上述資格的有關證明材料。

4招標文件的獲取

4.1凡有意參加者，請于2024年10月30日至2024年11月4日，每日上午9時至12時，下午14時至17時（北京時間，下同）領取招標文件。

5投標文件的遞交

（1）遞交的截止時間（投標截止時間，下同）為2024年11月19日10時00分（北京時間）


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