報告書番号

U97037

タイトル（和文）

ＣＡＥＳシャンペン現象の解明－解析コード検証と実機解析－

タイトル（英文）

ANALYSES OF CHAMPAGNE EFFECT IN CAES SYSTEM-CODE DEVELOPMENT AND VERIFICATION-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

ガスタービン発電と併用した圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ）システムは，電力負荷平準化と環境負荷平準化のために有望視されている。我が国で実現可能な概念として，地下水圧を利用して高圧の空気を貯蔵する水封方式がある。この方式では，水理学的な面から貯蔵空気の吹き出し現象が懸念される。そのため通水管内での発■現象（シャンペン現象）の解析コードを開発し，模型実験の結果との比較によりコード検証を行った。その結果，気■の発■速度をあらわす物質移動係数を適切に決めれば，実験結果と良い一致が得られた。さらに，実機プラントを想定し，適正な運転方法を検討した。本コードは気■２流体モデルに基づく数値解析コードであり，空気貯蔵層，Ｕ字配管，鉛直通水管及び上池がモデル化されている。また，気・液両流体の密度，粘性，表面張力などの物請も考慮されている。そのため空気貯蔵速度を与えることで，ＣＡＥＳシステムの空気貯蔵時の水理学的挙動を計算で求めることができる。

概要 （英文）

COMPRESSED AIR ENERGY STORAGE (CAES) SYSTEMSACCOMPANIED BY GAS-TURBINE POWER STATIONS ARE ADVANTAGEOUS FOR POWER DEMAND FLATTENING AND ENVIRONMENTAL LOAD REDUCTION. THESE SYSTEMS ARE ALREADY IN PRACTICAL USE IN EUROPEAN COUNTRIES, WHERE LARGE CAVERNS DUG INSIDE STRONG ROCK-SALT ARE USED FOR AIR STORAGE. A SYSTEM BASED ON A WATER SEAL, IN WHICH HIGHLY-PRESSURIZED AIR WOULD BE HELD IN BALANCE WITHGROUND WATER PRESSURE, IS THOUGHT TO BE MOST REALISTIC IN JAPAN. HOWEVER, THE HIGH PRESSURE AIR MIGHT DISSOLVE IN THE WATER. AS A RESULT, THEDISSOLVED AIR WOULD BUBBLE OUT IN A VERTICAL PIPE WHERE LOWER PRESSURES ACT ON THE WATER. IN THE WORST CASE, BLOW-OUT OF STORAGE AIR MIGHT BEPRODUCED BY LIFTING DUE TO AIR BUBBLES. WE DEVELOPED A NUMERICAL SIMULATION CODE BASED ON A TWO-FLUID (GAS-LIQUID) MODEL. THE CODE WAS COMPARED WITH SMALL-SCALE MODEL TESTS, AND THEN APPLIED TO A MODEL PLANT. THECODE MODELS THE AIR STORAGE TANK, U-SHAPE BEND, VERTICAL PIPE AND GROUND POND. USERS CAN ESTIMATE THE HYDRAULIC BEHAVIOR DURING OPERATION OF CAES SYSTEMS CONSIDERING THE GEOMETRIES, FLUID PROPERTIES AND STORAGE CONDITIONS.

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