超临界压缩二氧化碳储能系统热力性能分析

对超临界压缩二氧化碳储能系统进行热力计算,对系统级数进行优化设计,采用?分析法分析系统的热力学特性,利用Aspen HYSYS软件对系统进行模拟仿真,对比分析二～四级系统的储能密度、循环效率。结合系统的敏感性分析结果显示,在同等条件下,二级系统的各项评价指标数值最高,性能最好。     

一种双工质气体压缩储能系统及其可行性分析

[目的]压缩空气储能系统储气库容大、储气压力高,往往需要采用地下盐穴储气库,项目开发受制于盐穴资源的稀缺性。压缩二氧化碳储能系统采用常压柔性气膜储气仓储存二氧化碳气体,气膜仓体积巨大,占地面积过大,难以满足建设用地指标有要求的工业园区。为了实现气体压缩储能在工业园区的广泛应用,提出了一种双工质气体压缩储能系统。[方法]系统整合压缩空气储能与压缩二氧化碳储能两个系统,并共用储气库。储气库采用特殊设计的承压容器,由柔性隔膜分隔成等压且可缩放的空气腔和二氧化碳气腔。系统通过压缩空气回路和压缩二氧化碳回路的协同工作实现储能和释能,并保持储气库维持恒压运行。为了评估系统的储能效果及能量密度,对基于3 MPa储气压力地面储气库方式的100 MW/400 MWh储能系统进行初步的热力学计算,并对工程可行性进行分析。[结果]结果表明：系统的储能效率为70.20%;能量密度为3.85 kWh/m³。系统适合工业园区配套储能,并可发挥其电、气、冷、热多联供的功能,相比电化学储能,具有显著的商业竞争力优势。[结论]针对工业园区储能场景,双工质气体压缩储能选址灵活、技术可行、设备成熟、成...     

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。     

压缩空气/二氧化碳储能系统的运行方式研究

为深入研究不同工质和输出方式对太阳能-先进绝热压缩空气/二氧化碳联合储能系统性能的影响,提出4种运行方案.通过仿真计算,对比分析4种不同方案下系统的热力学与经济学特性,并研究关键参数对系统性能的影响.结果表明:采用二氧化碳为工质,只输出电能时系统的储能效率最高.而采用二氧化碳为工质,同时输出电能和热能时系统的年利润率最...     

利用环境再冷的二氧化碳储能热电联产系统及其热力学分析

为提升光电出力特性及灵活性,构建光储协同系统成为改善光电可调度性与减少弃光的主流趋势.本文基于光伏电场运营环境特点,提出一种利用夜间环境冷量再冷的二氧化碳储能热电联产系统,重点分析了不同运行模式下系统性能随关键参数的变化规律.结果表明:太阳能集热系统单独工作模式下,增大蓄冷回热器最小温差、夜间环境温度和低压罐压力会导致...     

基于EBSILON的垃圾焚烧电厂余热利用方案研究

为了解决部分垃圾焚烧电厂运行排烟温度过高的问题,以某垃圾焚烧电厂为例,结合EBSILON软件,建立垃圾焚烧电厂烟气余热利用静态仿真模型.对3种余热利用方案进行对比分析,并探究余热换热器出水温度对机组增发功率的影响.研究表明,方案2具有最佳的节能效果和经济性,在换热器出水温度为130℃时,增发功率0.64 MW,年收益达...     

飞轮储能的仿真系统研究

飞轮储能在很多能源相关领域有着广阔的应用前景。基于飞轮储能技术的基本原理及飞轮储能系统的主体结构,以Simulink为平台搭建了飞轮储能的仿真系统,包含充电模型和放电模型两部分,各自由电机本体、转速计算、磁极位置检测及位置控制等模块组成,其中转速计算模块是区分两个模型的所在。基于所搭建的仿真平台,对充放电过程进行了仿真,并对占空比、转动惯量与摩擦系数对储能系统的影响进行了仿真分析。     

耦合超临界二氧化碳循环的压缩空气储能冷热电联供系统特性研究

为研究耦合超临界二氧化碳循环的压缩空气储能冷热电联供系统特性,以循环效率、?效率、度电成本及度电综合环境效应指数为指标,对所提出系统进行综合性能分析与参数分析,并将其与传统压缩空气储能系统进行对比。基于遗传算法,构建2个多目标函数组合,对所提出系统展开多目标优化。结果表明：相比传统压缩空气储能系统,所提出系统的循环效率及效率分别提升12.89%和5.37%,度电成本及度电综合环境效应指数分别降低0.32美分/（kW·h）及2.50;随着低压燃气透平进口压力的升高,循环效率、?效率、度电成本的变化均存在拐点;组合(1)对应的最优循环效率、?效率及度电成本分别为61.90%、52.77%和6.36美分/（kW·h）;组合(2)对应的最优?效率、度电成本及度电综合环境效应指数分别为52.71%、6.35美分/（kW·h）和84.53。     

采用不同工质的压缩气体储能系统热力性能对比分析

通过完善高、中、低温压缩气体储能系统结构,分别使用空气和CO₂ 2种工质进行仿真模拟,对使用不同工质的系统循环效率、储能密度和?进行分析和对比。结果表明：使用空气工质的高、中温系统循环效率更高,低温系统反之;使用空气工质的系统?效率更高;使用CO₂工质的系统储能密度更高,系统输入?、输出?和?损失更低。     

基于DIgSILENT的风电储能系统建模与仿真

针对风电功率的随机波动性,采用储能系统改善风电机组的并网运行特性。文章分析了蓄电池储能系统的基本原理及其控制策略,并基于电磁/机电暂态混合仿真程序DIg SILENT/Power Factory搭建了对应的储能系统模型,将其配置在双馈型风电场出口母线的公共连接点处。分别在风速随机波动以及电网侧发生故障的工况下,研究所建储能系统的动态响应特性,结果表明,储能系统可以减小风电输出功率的波动对电网的影响,并能提高风电场并网的稳定性。     

基于计算机软件的燃料电池混合储能系统分析

燃料电池自身特征导致其越来越多出现在混合储能系统中,为了实现能源调配控制,进一步降低能源成本,提高应用范围,本文分析研究了计算机软件下的燃料电池混合储能系统,包括燃料电池混合储能技术的整体脉络,以及其核心技术架构包括燃料电池功率系统和控制系统两大部分。研究结果表明,有效的能量控制系统可以提高储能调配合理性,降低应用成本,而燃料电池混合储能系统也具有较好的应用发展前景。     

先进压缩空气储能系统全生命周期能耗及二氧化碳排放

先进压缩空气储能系统是一种具有广泛应用前景的储能技术,对其展开全生命周期能耗及二氧化碳排放研究,对促进储能技术发展和政策制定有指导意义。本工作以10 MW先进压缩空气储能系统为研究对象,建立了压缩空气储能系统的全生命周期模型,基于实际机组、国家标准及相关文献等对生命周期各阶段进行清单分析,获得了压缩空气储能系统的全生命周期能耗、能效及二氧化碳排放,并进行了敏感性分析。研究结果表明,系统全生命周期度电能耗和度电二氧化碳排放量分别为5.653 MJ和36.73 g,净能量效率为63.68%;运行阶段的能耗和二氧化碳排放占比最大,分别为99.16%和90.49%;系统运行效率、系统寿命及发电时间都是全生命周期二氧化碳排放的重要影响因素,而全生命周期能耗对系统运行效率的敏感性较大。     

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。     

基于Fluent的相变储能换热器回路仿真分析

研究了一种相变储能换热器。基于流体仿真软件,对其换热过程中的整个回路进行了建模分析。主要研究了相变材料液相分数及关键位置温度随时间变化的特性,并对比了不同相变材料导热系数及流体回路质量流速对控温特性的影响。研究发现,熔化工况时,导热系数的提高可以加速相变材料熔化速率,同时有效改善相变换热器的运行温度水平及稳定性;而流速的提高可以降低运行温度但同时会降低稳定性。凝固工况时,导热系数和流速的提高均有利于加速相变材料凝固。采用该种回路仿真分析方法可为储能换热器的设计和优化提供指导。     

基于风电场出力计划的储能系统容量优化

储能系统的引入为风电成为可调度电源提供了可能,但增加了投资成本。文章提出一种基于风电场出力计划的储能系统容量优化方法。首先,利用风电场功率预测误差的标准偏差对风电场出力计划进行优化;其次,以出力计划为风电场出力目标,在风电场实际出力跟踪出力计划允许的误差带宽内,以风电并网条件为约束,用遗传算法确定出储能系统在各时刻的最优出力值,进而考虑储能系统充/放电效率、荷电状态确定出储能系统容量;最后以新疆某风电场为例进行算例分析,结果表明该方法是合理、有效的。     

风/柴/储能风力发电系统储能装置控制与仿真

采用电压外环和电流内环的控制方法,设计了风/柴/储能发电系统储能装置控制器电路,该控制器适用于连接在系统直流母线上蓄电池等储能装置的控制。在Matlab环境下,对该控制器进行了仿真,结果表明,该控制器能确保储能装置稳定运行,满足风/柴/储能风力发电系统对电压稳定的要求。     

二氧化碳储能技术研究现状与发展前景北大核心CSCD

二氧化碳储能(CES)技术是基于压缩空气储能(CAES)和Brayton发电循环的一种新型物理储能技术,具有储能密度大、运行寿命长、系统设备紧凑等优势,具有较好的发展和应用前景。本文介绍了典型二氧化碳储能系统的工作原理和基本特征,指出了系统循环效率(RTE)、储能密度(ESD)的计算方式和评价效果;通过对近期相关国内外文献的讨论,结合二氧化碳储能技术的发展进程,重点梳理了二氧化碳电热储能(TE-CES)、跨临界二氧化碳储能(TC-CES)、超临界二氧化碳储能(SC-CES)、液态二氧化碳储能(LCES)和耦合其他能源系统的二氧化碳储能系统的研究进展,指出了不同系统的优势、不足及适应性应用场景;总结了二氧化碳储能的研究方向、关键技术和主要挑战,最后分析了二氧化碳储能技术在技术研发和面向多场景应用两个层面上的发展前景。综合分析表明,目前二氧化碳储能技术相关研究方兴未艾,且较多为理论研究,还需要进一步朝着系统优化设计、实验验证和产业化应用方向发展,二氧化碳储能技术有望在未来电力储能市场中获得较大发展空间。     

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.     

用于风电场功率控制的飞轮储能系统仿真研究

风电输出功率的波动性和间歇性严重影响电能质量。飞轮储能系统因单位储能成本和使用寿命方面的优势,成为当下解决该问题的一种潜在方案。以无刷直流电机作为飞轮的驱动电机,在分析其电动,发电运行的基本原理及数学模型的基础上,建立了飞轮储能系统的仿真模型。结合无刷直流电机双闭环调速系统和风电场功率控制要求设计了飞轮储能系统充电运行的控制方案。探讨了飞轮储能系统的能量反馈机理,利用回馈制动方式和前馈解耦控制策略分别对直流母线电压和电网侧逆变器进行控制,实现放电状态下对风电场输出功率的跟踪。最后通过实例仿真验证了模型的正确性和控制方案的有效性,为飞轮储能系统的设计和在风电场功率控制中的应用提供了参考和指导。     

基于风光互补发电系统的压缩空气混合储能系统容量优化

压缩空气储能系统可以有效减少因风能和太阳能随机性造成的弃风弃光现象,但其动态响应时间长,且存储规模配置不合理会影响其发展。为此首先提出液流电池与压缩空气储能组成混合储能系统解决并网型风光互补发电系统输出波动不稳定的问题;其次基于典型小时负荷、风力机发电功率和光伏发电功率,针对不同场景,以系统最大收益为目标函数,利用猫群算法优化压缩空气储能系统的容量配置;最后分析压缩空气储能系统的额定容量与额定功率对系统最大收益的影响,验证算法可靠性。结果表明,基于风力机与光伏系统的装机功率分别为20 MW和3.42 MW的场景,压缩空气储能系统容量配置为4 MW和46.5 MW·h时,其经济性最佳,每周可节约购电成本183 688.24元,周最大收益为30 543.86元。