风能、太阳能等新能源在国家能源消费结构中占比逐年增加,化石燃料能源在逐年减少,我国正向“双碳”目标前进。新能源逐渐替代传统能源,也带来例如电力质量不高、供电不稳定等新挑战。因此需要一个储能电站作为缓冲库,缓解不稳定的新能源系统和传统电网系统之间的矛盾。压缩空气储能作为目前大规模储能技术之一,能够充当这一缓冲库角色。作为产煤大国,我国的废弃煤矿恰好能够提供大量的地下空间作为储气场所。废弃煤矿地下空间有其特殊性,当作为储气洞室时,它的安全性需仔细研究。这里安全性包含硐室的稳定性和密封性,它是保证压缩空气储能电站安全和高效运行的关键问题,对此展开研究十分必要。本文数值模拟研究废弃煤矿巷道作为压缩空气储能硐室的可能性,通过理论推导建立了热-流-固多物理场耦合模型,数值模拟研究了压缩空气储能硐室的稳定性和隧道隔离用混凝土气塞的密封性,取得如下主要研究成果:（1）揭示了废弃煤矿巷道围岩损伤区非均质性对压缩空气储能巷道稳定性的影响规律。根据煤矿开采的影响细分围岩非均质初始损伤区为高损伤区、低损伤区和扰动区;建立了适合废弃煤矿巷道围岩损伤区异质性的含密封层压缩空气储能硐室的热-流-固耦合数值模型;应用COMSOL数值求解并验证数值模型正确性;详细分析了开挖破损区非均质性对硐室位移和稳定性的影响。结果发现,硐室壁位移随运行周期的增加而增大;高损伤区主应力随运行周期减小,低损伤区主应力则保持稳定;扰动区主应力差先发生变化,然后趋于稳定。较大的硐室半径、换热系数、硐室初始压力、注入空气温度和更快的注入速度会诱发较大的位移。（2）首次评估了压缩气体热力荷载下混凝土气塞的密封性。针对废弃煤矿巷道储存压缩空气需要混凝土气塞作为密封和隔断结构,建立了混凝土气塞处的热-流-固耦合数值模型,研究了储气电站运行时气塞与围岩界面裂缝处气体的流动规律。通过半解析解和数值模拟结果对比,检验了模型的可靠性。研究结果发现,混凝土气塞与岩石接触界面裂缝的开度会随应力状态改变而产生变化,进而改变渗透率。裂缝中气流速度与硐室内的气压气温呈正相关,气流经过气塞拐点处速度会出现骤变。裂缝的初始开度、节理粗糙度系数、节理抗压强度、气塞弹性模量和注气速率是影响气塞密封性的关键因素,注气温度、气塞泊松比、围岩和气塞本身的渗透率也影响着气塞密封性。