基于多级压缩—膨胀的压缩空气储能系统

<正>1二级压缩—膨胀式压缩空气储能系统图1为2009-2011年间发明人在多个关于多级压缩-膨胀式压缩空气储能系统的发明专利中给出的二级压缩-膨胀式压缩空气储能系统图。该系统是基于开式蓄能器原理的压缩空气储能系统。该系统有储气罐(102)、液压泵/液压马达(130)、电动机/发电机(132)、活塞式蓄能器(116)、气-液增压缸(118)以及7个二位二通电磁换向阀(106、128)等组成。初始状态,增压缸118活塞位于最右端,活塞式蓄能器116的活塞位于最左端。     

恒压式气动储气装置设计与仿真分析

为提高气动系统能效,提出了一种恒压式气动储气装置,取代传统定容式储气罐。首先,对恒压式气动储气装置的结构原理进行设计说明;然后,在AMESim中对一个典型气动回路进行建模仿真,对比在回路中使用传统定容式储气罐和恒压式储气装置的不同系统工作特性。结果表明:所设计的恒压式储气装置能够实现良好的稳压特性,同时表现出了显著的节能效果。     

变进气压力条件下发动机压缩空气制动过程分析

针对单级储能的气动-内燃混合动力发动机能量回收效果随储气罐压力增高而降低的问题,将双储气罐储能的技术方案应用到气动-内燃混合动力发动机中,初步得出了双储气罐储能系统可以通过改变进气压力来提高能量转化率COP(coefficient of performance)的观点。基于变质量热力学理论建立了压缩空气循环数学模型,并通过台架试验进行了初步验证。通过对模型进行稳态仿真,分析了进气压力、储气罐压力对压缩制动过程的影响。研究结果表明,进气压力与储气罐压力的变化对每循环回收气体质量的影响呈线性;储气罐压力与进气压力的比值是影响制动能量转化率的关键因素,能量转化率(COP)随储气罐压力与进气压力比值的升高而降低。     

液体活塞式压缩空气储能系统

1液体活塞式压缩空气储能系统原理
　　图1表明,与传统的闭式蓄能器相比,开式蓄能器显著提高了蓄能器的容积能量密度,前提是要求满足等温压缩和等温膨胀的条件。
　　满足等温压缩和等温膨胀的条件是压缩空气储能系统必须具备良好的热交换能力。在传统的活塞式压缩机中,由于活塞的高速往复运动,空气压缩产生的热量来不及通过缸壁向环境散热,因此近似为绝热过程。为了提高热效率,对压缩比较高的压缩机,需要采用多级压缩缸的结构,以逼近等温过程。     

气动发动机能量转移系统分析

描述了一台单缸二冲程气动发动机的能量转移系统，利用火用分析法对该系统各个环节的能量使用效率进行了分析。分析结果表明：制备效率和气动发动机的指示效率是造成总能量效率偏低的主要原因；在气动发动机能量转移系统中，应该选择合适的压缩机并采用多级压缩、中间冷却的方式制备压缩空气；采用串联气缸等温膨胀方式多级利用压缩空气，可以提高气动发动机的指示效率；在能量转移系统中，应该采用容积膨胀减压方式减少减压环节的可用能损失；合理利用低温排气的冷量火用可以提高气动发动机能量转移系统的总能量效率。     

液压气动专利讲坛(19) 液体活塞式压缩空气储能系统

<正>1液体活塞式压缩空气储能系统原理图1表明,与传统的闭式蓄能器相比,开式蓄能器显著提高了蓄能器的容积能量密度,前提是要求满足等温压缩和等温膨胀的条件。满足等温压缩和等温膨胀的条件是压缩空气储能系统必须具备良好的热交换能力。在传统的活塞式压缩机中,由于活塞的高速往复运动,空气压缩产生的热量来不及通过缸壁向环境散热,因此近似为绝     

一种风能供暖系统及其新型压缩机的研究

针对目前燃煤锅炉供暖污染严重的问题,提出了一种利用风能供暖的系统,并对该系统的工作原理和储能实例进行了阐述;考虑到风能的不稳定,提出了利用高压压缩空气进行储能并对储能容积进行了计算。针对目前柱塞式压缩机效率低的问题,对液体活塞式压缩机和列管式换热器进行集成创新,提出了一种新型高效换热及热能再利用的压缩机,并对该压缩机的工作原理和节能效果进行了分析,说明了该新型压缩机具有较高的效率。用FLUENT软件对该压缩机进行了仿真,说明了该压缩机可以实现近似的定温压缩过程。利用该新型压缩机,能有效提高压缩机的效率和系统整体效率。     

两级单螺杆膨胀机空气动力系统性能研究

为了克服单螺杆气动汽车发动机单级动力系统能量利用率低的缺陷,应用热力学理论对压缩空气两级动力系统性能进行研究,采用变尺度数学优化算法建立数学模型,对两级系统的级间分配进行优化,并通过编程计算,对其获得的级间膨胀比优化结果进行验证,分析系统总效率和加热温度等因素对系统动力性能参数——总输出功和气耗率的影响。理论研究结果表明,储气压力30MPa,储气容积300L的两级系统,当各级入口温度相同时,其最优膨胀比组合为10∶7,此外,9∶7和9∶8也可作为优化膨胀比;系统效率和加热温度越高,系统的总输出功也越大,气耗率与之相反。证明采用两级系统并结合级间加热方式时可以大大改善系统的性能。     

基于气-液相变的等压压缩空气储能方法研究

风能和太阳能等可再生能源具有间歇性和不稳定性的特点,不能大规模接入电网。压缩空气储能作为大规模储能技术可以调节电网负荷,削峰填谷,解决上述问题。目前压缩空气储能系统的压缩空气都是在体积恒定的容器中储存,压缩空气在释放时经过减压阀节流减压至预定的较低压力,浪费了大量的有用能,导致系统效率低,压缩空气利用率低。等压压缩空气储能通过保持压缩空气在储存和释放时压力的恒定,解决系统效率低的问题。基于质量守恒和能量守恒定律,建立压缩空气的热力学模型,采用基于气-液相变的等压方法,系统效率提高了12.18%。     

一种完全基于风能的供暖系统研究

提出一种完全基于风能的供暖系统,综合利用风能和太阳能,并通过压缩空气储能系统改善风能的间歇性和不稳定性,实现系统持续供暖的功能.介绍了新型供暖系统的工作原理及构成,并以青岛沿海地区为例,设计了风力机、储气罐、热泵等设备的参数,探讨了系统的设计方法.     

膨胀比对活塞式膨胀机工作特性影响的研究

活塞式膨胀机在压缩空气储能领域具有广泛的应用,但是效率低,很大程度上限制了其发展。为改善活塞式膨胀机的工作性能,通过MATLAB建立活塞式膨胀机的仿真模型,通过实验方法验证仿真模型的准确性,以输出功率和效率作为性能指标对活塞式膨胀机进行研究,分析了进气压力、间隙容积、进气持续角对膨胀机输出特性的影响。结果表明：在恒定工况下,随着进气压力的增大,膨胀机的输出功率增大,但效率降低;在稳定的进气压力下,膨胀机存在最优间隙容积与进气持续角;活塞式膨胀机的效率随进气持续角的增大而降低,进气持续角越大膨胀机输出功率随转速的升高下降斜率增大;3 MPa的进气压力下,膨胀比为2.18时膨胀机的效率最佳,进气持续角为90°时膨胀机输出功率最优,在转速为570 r/min时输出功率达最大4.29 kW、效率达到19.6%。为可变膨胀比活塞式膨胀机的设计提供了理论依据。     

无人机弹射缓冲储能系统设计研究

考虑到无人机弹射滑车制动时存在较大能量损耗问题,设计了无人机弹射缓冲储能系统。介绍了缓冲储能系统工作原理,简化并基于AMESim建立了系统仿真模型,仿真研究了高速滑车缓冲储能过程的动态性能,重点分析了储能溢流阀和蓄能器对滑车运动性能和蓄能器储能性能的影响规律。仿真表明：储能溢流阀开启压力和蓄能器充气压力对系统性能影响一致,随其值增大,滑车位移减小,缓冲储能时间缩短,蓄能器储能量减小;蓄能器气囊容积增大,滑车位移增大,缓冲储能时间延长。     

带有抽水压缩气体储能装置的制冷系统

为开拓间歇式能源应用新途径,本文提出了一种复合制冷系统,该系统带有抽水压缩气体储能装置。在储能阶段,该储能制冷系统通过水泵将电能转换为水气共容舱内带压气体的内能;释能阶段,在水气共容舱内高压气体的作用下,使其内部的水流经水轮机直接驱动制冷循环制冷,而制冷循环中冷凝器所释放的能量被水气共容舱内的高压气体全部吸收,最终完成了利用间歇式能源制冷之目的。文中建立了描述储能与制冷过程的热力学模型,并重点研究了储能和制冷过程中关键节点的热力学参数变化规律,与文献给出的储能制冷系统相比,该系统具有较高的制冷系数。为拓展间歇式能源实际应用途径提供了一种新思路。     

气动应变能蓄能器充放气动态特性仿真与实验分析

气动应变能蓄能器是一种能量储存与供给装置,充气膨胀时以拉伸橡胶材料的应变能和压缩空气能的形式储存能量。影响储能的因素主要是橡胶材料的应变和装置内气体的压力。基于有限元分析软件,采用流固耦合方法模拟橡胶气囊充放气过程,获得不同充气流量、橡胶气囊壁厚、刚性护罩内径下橡胶气囊的膨胀压力、膨胀体积和储能特性。最后,基于所搭建的应变能蓄能器充放气试验台,进行了不同工况下蓄能器的压力和能量性能测试。结果表明,该蓄能器特性仿真分析方法是有效和正确的,为指导气动应变能蓄能器定量设计奠定了良好的基础。     

蓄能器对挖掘机回转系统能量回收效率的影响

为了提高以蓄能器为储能装置的液压挖掘机回转系统的能量回收效率,研究了某工况下蓄能器不同体积及充气压力对能量回收效率的影响。在AMESim软件中建立回转节能系统模型并进行仿真分析,仿真结果表明:在重载工况下,蓄能器充气压力一定时,蓄能器体积越大,能量回收效率越低;蓄能器体积一定时,蓄能器充气压力越高,能量回收效率越高。同时搭建了试验平台对仿真结果进行验证。结果表明:仿真结果和试验结果是一致的,在满足可回收能量的前提下,体积小、充气压力高的蓄能器能有效提高能量回收效率。     

微米级水雾准等温压缩方法的能耗分析

由于多数压缩空气系统都基于绝热压缩,大约有一半的电力被转化成了热量并耗散。由于压缩时空气的温度上升,并转化得到更多的热,使压缩效率降低。将微米级（19~38 μm）水雾喷入压缩空气与之混合,吸收空气热量,降低压缩空气温度。在不同喷嘴有效直径产生的微米级水雾冷却压缩的条件下,仿真分析了空气温度、压力、压缩功及压缩效率的变化特性。计算并优化设计了水雾冷却准等温压缩的水雾临界能耗线和极值能耗线,为水雾冷却准等温压缩系统的设计提供了有效的判断标准。