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中国电建成都院水电站地下洞室压缩空气储能密封与结构设计及安全控制技术技术开发招标公告

项目名称：水电站地下洞室群压缩空气储能关键技术（地下部分）

合同名称：水电站地下洞室压缩空气储能密封与结构设计及安全控制技术

水电站地下洞室压缩空气储能密封与结构设计及安全控制技术项目的招标人（发包人）为中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，实施本项目的资金由发包人自筹。目前我公司已批准该项目立项，资金已落实，特对项目采购内容进行公开招标。

1 项目概况

压缩空气储能的初投资较低，被视为除抽水蓄能之外的另一种极具潜力的大规模储能技术。利用水电地下洞室建设储能项目能较好地协同水电参与深度调峰调频，促进新能源消纳，推动水风光蓄储一体化开发，实现水电站地下闲置洞室再利用，其应用具有非常重要的科学意义和广阔的应用前景。

目前针对压缩空气储能地下洞室密封系统与衬砌结构的系统研究较少，特别是运行期间周期性温度和气体压力荷载作用对密封系统、衬砌结构的设计和安全控制分析的影响更是缺乏系统研究。现有工程经验认识有限，现有技术规程规范要求不明确，为了满足工程需要，必须突破现有地下隧洞设计水平。力求在地下洞室衬砌材料的力学响应特性、临界储气压力、柔性密封层失效机制、地下洞室衬砌结构以及密封层设计理论和安全控制技术等方面取得突破，研究结果将为压缩空气储能电站地下洞库设计提供可靠的理论支撑。

2 招标范围及时间要求

2.1 招标范围

主要采购工作内容 如下：

2.1.1、高内气压地下洞室密封层的设计理论和施工技术研究

（1）高内压地下洞室柔性密封材料研究

根据既有水电站地下洞室的断面类型、衬砌结构、岩性条件、地应力分布等因素，从密封材料的渗透特性，基础力学特性（抗拉、抗压、抗剪等），疲劳特性，长期抗老化特性等不同角度对其进行定量分析，提出可适用于水电站地下洞室压缩空气储能的柔性密封层材料。

（2）不同控裂方式下高内气压地下洞室柔性密封层的失效机制和控制技术

开展密封层抗外水压力试验，研究粘贴式等柔性密封层发生撕脱破坏的临界强度；开展密封层陷缝破坏试验，提出不同厚度密封层在不同气压下由于陷缝破坏失效时衬砌裂缝的临界宽度；开展高气压循环作用下柔性密封层的气密与应力疲劳的试验，确定密封层渗透系数、弹性模量、抗拉强度、拉断伸长率与高气压循环次数之间的关系。

（3）高内气压地下洞室柔性密封层的设计理论和方法

根据压气储能洞室单日空气泄漏率不能超过0.5%及柔性密封层抗拉强度等指标，提出柔性密封层由于材料本身性质劣化而失效的临界使用寿命。总结不同控裂方式下柔性密封层的失效模式，揭示不同控裂方式下柔性密封层的失效机制并提出相应的控制技术，在此基础上提出地下洞室柔性密封层的设计理论。

（4）高内气压地下洞室柔性密封层的施工技术

建立不同施工方式下压气储能洞室的多场耦合计算模型，分析不同施工方式下密封层的受力特点，并计算不同施工方式下密封层的疲劳寿命。并结合现场试验成果，确定柔性密封层最佳的施工方式。分析不同拼接方式下密封层的疲劳寿命，确定柔性密封层最佳的拼接方式。结合柔性密封层设计理论和施工技术，研究柔性密封层修复技术。

（5）高内气压地下洞室柔性密封层的质量检测和控制技术

通过压气储能洞室空气的日泄漏率一般不能超过0.5%与洞室的服役年限一般大于30年的要求，提出压气储能洞室常见运行工况下密封材料的渗透系数、抗拉强度等指标，建立压气储能洞室常见运行工况下柔性密封层渗透系数及抗拉强度的质量检测标准，提出柔性密封层不同位置处（主体部位、拼接部位）的渗漏情况及抗拉强度测试方法，并提出相应的质量控制措施。控制措施中重点研究排水、排气通道的作用，通过数值模拟与室内或现场试验相结合研究渗漏气体对储气库的影响。

2.1.2、循环气-温耦合作用下地下洞室结构设计方法及理论研究

（1）不同地质和工程条件下地下洞室衬砌和围岩的控裂方式和标准

基于关于地下洞室衬砌开裂和围岩破坏机制的研究成果，初步确定衬砌裂缝形成的关键部位和扩展方向，研究不同内压作用下裂缝宽度和长度的变化规律，对衬砌按照无裂缝、严格限制裂缝宽度、控制裂缝宽度和主动预留裂缝四种方式等级建立压气储能地下洞室衬砌控裂方式和标准。

（2）不同控裂方式下循环高内气压地下洞室的设计理念及其设计理论和设计方法；

基于无裂缝控裂方式：考虑采用钢板作为衬砌及密封层，研究在该种情况下围岩和钢衬的力学响应特性，评估其稳定性及密封性；

基于严格限制裂缝宽度的方式：考虑采用钢筋混凝土材料作为洞室的衬砌，在保证密封层正常使用性能的基础上，研究确定地下洞室衬砌结构和围岩的最大容许开裂宽度，通过增加配筋率、加强混凝土衬砌厚度的方式减小裂缝宽度；

基于控制衬砌裂缝宽度的方式：在保证地下洞室使柔性密封不出现陷缝失效的裂缝宽度为前提，研究围岩和衬砌裂缝扩展对洞室稳定性的影响，根据统计学原理研究确定不同压力多次充放循环后，确定维持围岩稳定及结构安全前提下的最大容许开裂宽度，根据最大裂缝开展宽度，反算不同内压循环作用下的配筋率及衬砌厚度组合，并提出控裂钢筋混凝土的设计理论；

基于主动预留裂缝的方式：进行高分子防渗层+分块衬砌复合衬砌结构及一体化施工技术研究，考虑采用分块式衬砌作为压气储能地下洞室支护，研究分块式衬砌作用下压气储能地下洞室受力变形机制，提出分块式衬砌结构的接头缓冲量及缓冲柔度优化设计方法。

（3）循环高内气压下地下洞室临界储气压力、充放频率计算理论

以控制地下洞室衬砌和围岩不出现大尺度的宏观裂缝为目标，研究确定压气储能地下洞室临界储气压力pcr1；以控制地下洞室不发生大范围隆起破坏为目标，研究确定压气储能地下洞室临界储气压力pcr2，取二者的最小值作为设计上的参考；进一步，建立地下洞室空气泄漏模型和热-流-固多场耦合模型，分别提出对应的地下洞室储气压力临界值和充放频率合理值。

（4）压缩空气储能地下洞室外水控制技术研究

分析既有水电站库区以及引水隧洞对地下储气库外水分布的影响。针对外水压力的影响，设置排水廊道以及贴壁排水盲管，评估不同排水措施结构稳定性以及可靠性。

（5）冷凝水的控制排放研究

地下储气库受到 周期性温度和气体压力荷载作用，在压力以及温度的长期作用下，洞室内部会产生冷凝水聚集，影响密封结构安全，同时也会降低储气库容积，研究冷凝水产生的规律特征，分析其对密封性能以及结构安全的影响，同时提出冷凝水的处置排放措施。

2.1.3、压缩空气储能地下洞室温度传递与控制技术研究

（1）压缩空气储能地下洞室温度分布传递规律研究

根据压缩空气储能地下洞室布置形式，不同断面形状，研究不同循环气压下水电站压缩空气储能地下洞室温度传递规律。

（2）压缩空气储能地下洞室温度控制技术研究

根据压缩空气储能地下洞室温度传递规律，分析温度变化对衬砌结构安全以及密封材料性能的影响，研究不同布置形式下地下储气库温度控制技术。

（3）水电站压缩空气储能地下储气库连接原则研究

针对水电站既有洞群特点，建立不同类型的洞库连接方案，采用数值计算分析不同方案下沿程能量损失规律、温度场变化规律和不同洞库的充放气规律，得到利用水电站地下洞室压缩系统效率与洞库方案的匹配性，为优化水电站储气库设计提供理论支撑，提出水电站储气库连接原则。

2.1.4、水电站地下洞室压缩空气储能灾变机制研究

（1）水电站地下洞室压缩空气储能灾变机制研究

采用数值计算分析方法，建立不同类型的裂隙通道下高压气体传播规律，研究高压、高能气体逸散对洞室围岩和衬砌结构的破坏影响机制，从能量角度建立气压-裂隙-洞室损伤的映射关系及可能产生的灾害类型；

（2）储气库对水电站既有边坡稳定影响研究

从温度传递、振动分析、气体逸散等方面分析正常工况下及泄露工况下开展气体泄漏工况下压缩空气储能洞室边坡稳定性分析，分析边坡的位移变化规律及强度发展特征，求得不同泄漏压力下的边坡临界安全系数。 同时分析对既有水工引水隧洞正常运行以及灾变工况下的影响研究。

2.2 本项目实施的时间要求

项目总周期为 761 日历天，起始时间预计为 2024 年 11 月 30 日，提交最终成果时间为 2026 年 12 月 31 日。

（ 1 ）第一阶段成果报告完成期：乙方应在 2024 年 12 月 31 日前按照本合同的约定向甲方提交本项目提供第一阶段成果报告及相关资料并通过验收；

（ 2 ）第二阶段成果报告完成期：乙方应在 2025 年 6 月 30 日前按照本合同的约定向甲方提交本项目提供第二阶段成果报告及相关资料并通过验收；

（ 3 ）最终成果报告（包含第一、二、三阶段研究成果）：乙方应在 2025 年 12 月 31 日前按照本合同的约定向甲方提交本项目最终成果报告完成相关资料且通过验收，并形成行业规范或团体标准（征求意见稿）且通过验收，相关论文取得录用函，相关专利进入实质审查阶段；

（ 4 ）论文、专利及标准验收期：乙方应在 2026 年 12 月 31 日前按照本合同的约定向甲方提交本项目的论文录用函或相关文件、专利（实质审查阶段）及修编的标准。

各阶段成果具体内容见下表：

序号	研究内容	研究成果	提交时间	备注
1	高内气压地下洞室密封层的设计理论和施工技术研究	高内压地下洞室密封材料研究	2024.12	第一阶段
不同控裂方式下高内气压地下洞室柔性密封层的失效机制和控制技术	2024.12	第一阶段
高内气压地下洞室柔性密封层的设计理论和方法	2024.12	第一阶段
高内气压地下洞室柔性密封层的施工技术	2025.12	第三阶段
高内气压地下洞室柔性密封层的质量检测和控制技术	2025.12	第三阶段
2	循环气-温耦合作用下地下洞室结构设计方法及理论研究	不同地质和工程条件下地下洞室衬砌和围岩的控裂方式和标准	2024.12	第一阶段
不同控裂方式下循环高内气压地下洞室的设计理念及其设计理论和设计方法	2024.12	第一阶段
循环高内气压下地下洞室临界储气压力、充放频率计算理论	2024.12	第一阶段
压缩空气储能地下洞室外水控制技术研究	2025.6	第二阶段
冷凝水的控制排放研究	2025.6	第二阶段
3	压缩空气储能地下洞室温度传递与控制技术研究	压缩空气储能地下洞室温度分布传递规律研究	2025.12	第三阶段
压缩空气储能地下洞室温度控制技术研究	2025.12	第三阶段
水电站压缩空气储能地下储气库连接原则研究	2025.12	第三阶段
4	水电站地下洞室压缩空气储能灾变机制研究	水电站地下洞室压缩空气储能灾变机制研究	2025.6	第二阶段
储气库对水电站既有边坡稳定影响研究	2025.6	第二阶段
5	论文及专利	共发表3篇论文，其中2篇核心论文，1篇SCI/EI论文；申请3项专利，其中1项为发明专利。	2025.12	第三阶段
共发表2篇论文，其中1篇核心论文；申请1项为发明专利	2026.12

3 投标人资格要求

3.1 投标人应同时具备以下资质条件：

（ 1 ）具有独立法人资格；

（ 2 ）具有履行合同的能力，包括实施本项目有关的仪器及设备使用、计算分析能力、质量保证能力和资信及完善的服务体系，项目负责人应为副教授及以上资质；

（ 3 ）财务状况良好，近 3 年无亏损，需提供近 3 年经会计师事务所审计的财务会计报表（高校不用提供财务会计报表）。

（ 4 ）投标人近 5 年内承担过的类似压缩空气储能项目业绩不少于 1 个，并提供业绩证明材料。

3.2 属于下列情况之一的单位不能作为投标人参加投标：

（ l ）不具有独立法人资格的附属机构（单位）；

（ 2 ）被责令停业的；

（ 3 ）中国电力建设集团（股份）有限公司的禁入承包商；

（ 4 ）最近三年内有骗取中标或在履约中有严重违约的；

（ 5 ）财产被接管或被冻结的；

（ 6 ）被依法暂停或被取消投标资格的。

（ 7 ）在近 3 年内有骗取中标或严重违约或重大工程质量问题的；

（ 8 ）法律、法规规定不允许参加投标的单位。

3.3 其它要求

本项目不接受联合投标。投标人在其投标文件中应包含按招标文件规定提供满足上述资质和资格的有关证明材料。