压缩空气储能技术现状与发展趋势

在分析传统压缩空气储能（CAES）技术的工作原理和技术特点的基础上,介绍了压缩空气储能技术的发展,包括非绝热压缩空气储能技术（D-CAES）、绝热压缩空气储能技术（A-CAES）、液化空气储能技术（LAES）和超临界压缩空气储能技术（SC-CAES）等,并给出了评价不同系统性能的技术参数。以国际上第一座压缩空气储能电站——德国Huntorf电站的运行参数和相关情况为例,分析了D-CAES技术的应用情况;对压缩空气储能技术在美国及其他国家和地区的应用和发展现状进行分析。通过对比不同的压缩空气储能技术方案,分析了A-CAES、LAES、SC-CAES及LCES储能系统的先进性、竞争优势与不足,分析了未来CAES技术的发展趋势。     

定压工况下蓄热式压缩空气储能系统中射气抽气器最佳工作参数分析

在压缩空气储能系统的释能段配气机构中引入射气抽气器被认为是增大系统释能功率的有效途径,但现有研究对射气抽气器的最佳工作参数选取还缺乏系统的研究.基于此,以10 MW蓄热式压缩空气储能系统为对象,分别考虑不同低压气源,揭示了不同定压工况下射气抽气器最大引射系数、被卷吸低压气源总量随工作气体压力的变化规律,并获得了最佳工作气体压力.结果发现,释能过程总功的增幅与定压工况压力负相关,且以第一台膨胀机排汽为低压气源时增幅最大.     

基于正交设计的压缩空气储能系统效率分析

根据压缩空气储能系统的结构特性,采用正交设计和数值模拟方法对压缩空气储能系统的压缩机绝热效率、级间冷却温度、储气室最低工作压力、回热度、膨胀透平绝热效率和燃烧室效率等6个参数进行实验设计和数值模拟,并对模拟结果进行效率分析.通过对实验结果的方差进行分析,得到设计参数对系统效率的影响程度.结果表明:在压缩空气储能系统中,压缩机绝热效率、级间冷却温度、回热度、压缩机绝热效率与级间冷却温度的交互作用、级间冷却温度与回热度的交互作用以及压缩机绝热效率与膨胀透平绝热效率之间的交互作用为影响压缩空气储能系统总过程效率的显著因素;在现有技术水平下,降低压缩机级间冷却温度和提高回热度是提高压缩空气储能系统效率的最佳选择.     

AA-CAES系统释能过程运行特性分析

为了研究释能过程中膨胀机运行特性对先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统性能的影响,提出3种膨胀机运行方式:定压运行、定滑运行和滑压运行,并建立AA-CAES系统热力学模型。使用数值计算的方法,对比3种方式的系统性能差异,并分析关键参数对采用不同方式的系统性能的影响。计算结果表明:基本运行参数相同时,膨胀机采用滑压运行时储能效率和储能密度最大;适当调整储气压比差值,可改善3种方式的系统性能;存在最佳换热器效能使得3种运行方式的储能效率最大;膨胀机效率下降系数对定滑方式的影响最大;3种方式的稳定间隔时间较接近,对流换热系数增加到一定值时,不存在稳定间隔时间。     

变频调速水泵补水锅炉定压系统

针对锅炉热水供暖系统常规水泵补水定压存在电能浪费等问题，提出了变频调速锅炉水泵补水定压系统。理论和应用实例都证明了变频调速控制锅炉补水定压系统是一项节能效果显著的实用新技术。     

压缩空气储能电站技术经济性分析

压缩空气储能系统被认为是最具发展前景的大规模电力储能技术之一,具有广阔发展前景。本文建立了压缩空气储能系统的技术经济性计算模型,并针对蓄热式压缩空气储能系统应用于工业用户的情景,在有无补贴的两种计算条件下,进行了技术经济性分析。研究结果表明,在无补贴条件下,系统内部收益率为16.3%,投资回收期为9.2年;计算补贴时,系统内部收益率为23.8%,投资回收期为6.2年。同时本文还对该系统进行了盈亏平衡、敏感性等不确定性分析,找出影响系统经济性的敏感因素;并得出政策扶持对提高压缩空气储能电站的财务收益水平和抗风险能力具有重要的作用。本文的研究可以为压缩空气储能系统的研究和工程应用提供理论参考和工程指导。     

Techno-economic analysis of compressed air energy storage power plant

压缩空气储能系统被认为是最具发展前景的大规模电力储能技术之一,具有广阔发展前景。本文建立了压缩空气储能系统的技术经济性计算模型,并针对蓄热式压缩空气储能系统应用于工业用户的情景,在有无补贴的两种计算条件下,进行了技术经济性分析。研究结果表明,在无补贴条件下,系统内部收益率为16.3%,投资回收期为9.2年;计算补贴时,系统内部收益率为23.8%,投资回收期为6.2年。同时本文还对该系统进行了盈亏平衡、敏感性等不确定性分析,找出影响系统经济性的敏感因素;并得出政策扶持对提高压缩空气储能电站的财务收益水平和抗风险能力具有重要的作用。本文的研究可以为压缩空气储能系统的研究和工程应用提供理论参考和工程指导。     

压缩空气储能示范进展及商业应用场景综述

    [目的]   近年来,储能技术及储能产业发展受到的关注度持续升温。    [方法]   在此背景下,对压缩空气储能技术及其商业应用场景进行了分析与综述。通过梳理国内致力于压缩空气储能技术示范的研究团队及其技术特点,较为全面地反映了国内压缩空气储能技术的发展方向;在此基础上,介绍了已投运数十年的德国汉特福及美国阿拉巴马州两座商业化压缩空气储能电站的配置参数及运行经验,综述了近年来国内外针对多种新型压缩空气储能技术的示范进展状况。结合压缩空气储能技术梳理、商业化储能电站回顾及新型压缩空气储能技术示范进展综述三方面的工作,可为国内压缩空气储能技术发展及国家多部委大力推动的储能行业发展提供借鉴。最后,从电源侧储能、电网侧储能及用户侧储能三类应用场景分析了压缩空气储能技术的适应性及应用潜力。    [结果]   德国及美国两座商业化压缩空气储能电站数十年的可靠运行经验,检验了压缩空气储能电站长期运行的可靠性。与此同时,国内自500 kW至10 MW等多容量规模压缩空气储能示范工程的先后投建,表明此项储能技术在国内已实现由理论研究阶段向示范验证阶段的突破。    [结论]   在当下政策环境,用户侧峰谷电价政策是较为典型的储能应用场景边界条件,在压缩空气储能技术推广中可以重点考虑。     

压缩空气储能透平滑压运行参数优化研究

针对绝热压缩空气储能系统中的透平滑压运行参数进行研究，以某项目100MW空气透平为例，介绍了储气方式和储气参数对空气透平的影响，提出了以单位质量发电量作为压缩空气储能透平性能指标的考核办法。对于全周进气加补气阀的进气调节方式，核算出了9.8MPa～3.7MPa滑压范围内各个补气阀开启点压力对应的单位质量发电量，通过对比确定最佳的补气阀开启点压力为7.3MPa,此时发电效率与纯补气方案相比提高2.7%,与纯节流方案相比提高12.6%,具有明显效率提升效果，对其它压缩空气储能透平进气调节方式选型具有明显参考意义。     

多级回热式跨临界压缩二氧化碳储能系统热力性能分析

为解决压缩空气储能系统储能密度和效率低的问题,建立了基于地下储气室的多级回热式跨临界压缩二氧化碳储能系统(Compress Carbon Dioxide Energy storage,TC-CCES)热力学模型及■分析模型,采用二氧化碳代替空气作为存储介质,对系统进行热力学性能分析和敏感性分析。结果表明:TC-CCES的储能密度达到57.29 kW·h/m~3,是先进绝热压缩空气储能系统(Advanced adiabatic CAES,AA-CAES)的2～25倍,储能效率和■效率分别为58.41%和67.89%,均高于AA-CAES;在TC-CCES中,储能过程的压缩机级间冷却器、释能过程的膨胀再热器以及回热系统中热泵■损失较大,通过提高系统储能压力、释能压力以及降低系统低压储气室入口压力,可以提高系统的储能效率和■效率。     

基于太阳能辅热的AA-CAES热力性能分析

为提高压缩空气储能系统性能,提出基于太阳能辅热的先进绝热压缩空气储能系统概念,分析系统各项主要设备的热力性能,然后对各设备进行热力学建模。对比分析耦合系统与传统AA-CAES系统的优缺点;研究耦合系统中太阳能辅热设备的布置方式对系统性能的影响。结果表明:相比于传统AA-CAES系统,AA-CAES+CSP系统的储能效率达到69.6%,提升了9%,耦合储能效率也提升了近2%;太阳能辅热系统与蓄热系统布置先后方式会影响系统的性能,初次运行时太阳能辅热系统在后布置方式系统效率较高,而系统稳定运行后,太阳能辅热系统在前布置方式的储能效率和耦合储能效率均较高。     

发动机废气能量的利用

本文主要介绍了废气中的可用能量及其在定压系统中的利用.阐述了为有效利用废气能量,在实践设计中排气系统的要求及充分利用废气在定压系统中推动涡轮作功的分析方法,以求提高涡轮的实际使用效率.     

AA-CAES+CSP系统性能及关键参数分析

为深入分析耦合太阳能辅热的先进绝热压缩空气储能(AA-CAES+CSP)系统的运行特性,在先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统基础上建立相关模型,对比分析这2个系统性能,并探究关键参数对AA-CAES+CSP系统性能影响。结果表明:相比于AA-CAES系统,AA-CAES+CSP系统循环效率提高7.90%,储能密度提高4.46%;当压缩机级数N1=膨胀机级数N2=级数N时,循环效率和储能密度最高,N1与N2相差越小,系统性能越优;随着储气室对流换热系数hc的增大,循环效率先大幅度降低,后缓慢增大,储能密度则持续增大,且在hc较小时,N越大,循环效率越低,而当hc较大时则相反,储能密度则随N的增大而持续增大,但N越大,同一hc对系统性能的影响越小;循环效率随储气室最大压比的增大而减小,储能密度则相反,且在最大压比较小时,N越大,循环效率越小,储能密度越大,但当N较大时,N越大,循环效率和储能密度均越大。     

压缩空气储能技术经济特点及发展趋势北大核心CSCD

近年来,压缩空气储能作为新型储能的一种重要类型,受到业界越来越多的关注。自2021年以来已有多个10 MW级以上项目陆续并网,压缩空气储能的技术正在逐步成熟,产业化进程开始加速。本文首先简要介绍了压缩空气储能的技术路线和4个关键环节,并将后续研究聚焦于目前技术相对成熟且工程应用最多的绝热压缩空气储能。接着通过梳理分析已建、在建和规划项目的技术经济指标,总结提出技术经济特点及发展趋势。在技术层面,压缩空气储能具有运行寿命长、涉网性能良好、安全风险小等优势,未来将向大规模、高效率、系统化方向发展。在经济层面,压缩空气储能目前造价水平较高,随着产业成熟和技术进步,未来基于盐穴和人工硐室储气的压缩空气储能造价有望低于现有大中型抽水蓄能造价水平,基于管线钢的压缩空气储能造价有望与同等规模中小型抽水蓄能造价水平相当。最后,本文讨论了压缩空气储能的投资成本回收问题,在当前市场环境下压缩空气储能难以获得合理投资回报,需要政策引导支持。建议按照由点及面、示范先行的思路,初期从示范项目入手给予一定电价政策。     

An operation control strategy for a virtual pumped storage system based on a linear motor

储能技术是智能电网的关键技术之一，对新能源大规模并网消纳、实现"两个替代"、完成能源结构转型具有重要意义。根据热力学原理分析，等温压缩空气储能技术在理论上具有更高的效率，因此提出了基于等温压缩空气储能原理的虚拟抽水蓄能系统，以及适用于该系统稳定运行的恒功率运行控制策略和适用于电力系统对储能电站功率可调控需求的功率调整运行控制策略，采用基于SVPWM的磁场定向矢量控制方法，借助MATLAB/SIMULINK平台，研究其基于直线电机的系统运行控制策略，通过仿真验证控制策略的可行性。     

300 MW压缩空气储能系统建模仿真

压缩空气储能系统是提高电力系统稳定性的有效手段。为研究大容量压缩空气储能系统的动态特性,基于MSP (Multi-disciplinary Simulation Platform,多学科仿真平台)软件建立了300 MW压缩空气储能系统热力学模型,研究了储能和释能过程中系统的动态特性,得到了系统关键参数的变化规律。所建立的300 MW压缩空气储能系统模型能准确模拟实际运行过程,对了解压缩空气储能系统的运行特性和开展进一步的优化研究具有一定的参考意义。     

旁通管定压在实际工程中的应用

以临汾市一新建电厂为例分析了旁通管定压在供热系统中的应用。明确了定压点的连锁与控制,着重描述了在不同运行阶段系统动压线的调节,给出了合理的运行方案。     

先进绝热压缩空气储能（AA-CAES）系统一种结构优化方案

提出一种非等比压缩结构的储能系统,在此基础上提出4种具体的系统结构方案,并与以往文献提到的等比压缩结构的储能系统进行对比分析。结果发现:在总压缩比相同的情况下,等比压缩结构的先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统的储能密度随压缩级数的增大而减小,储能效率随压缩级数的增大而升高;对于非等比压缩结构的储能系统,储热介质能达到的温度越高,则系统的储能密度越大;用2种储热介质分阶段存储压缩热,可减小换热器的换热温差,降低系统的不可逆损失,从而提高系统的储能效率。     

锅炉供热的安全性与定压点的关系

在论述不同定压方式低温热水锅炉供热系统安全问题的同时，提出了在泵体内定压的说法，并用定压点的概念重新解释了常压热水锅炉供热的安全性。     

管路末端定压给水系统的控制策略

本文介绍采用ＭＣＳ－９６系列８０９８单片机控制的给水系统－管路末端定压自动控制系统。该系统硬件组成及软件设计思想先进，是目前给水行业中的一种最佳节能产品。