新型变压比压缩空气储能系统及其运行方式

为了提高压缩空气储能(CAES)系统的效率,提出了新型变压比压缩空气储能系统。该系统基于定容储气装置及传统定压比压缩方式的特性,通过阀门调节来改变储能过程中压缩级组的串并联运行方式实现。通过分析不同压缩级数下可行的变压比运行方式,建立变压比压缩空气储能系统的仿真模型,从仿真得出的变压比储能系统的储能时间、压缩功耗和系统的充放电效率等方面,与传统的定压比压缩空气储能系统进行比较。结果表明,变压比压缩空气储能系统不仅减少了储能过程中压缩机组的功耗、缩短了储能时间,而且提高了整个系统的充放电效率。     

与生物质气化联合循环系统耦合的压缩空气储能系统性能分析

为提高压缩空气储能系统的性能，该文提出一种生物质气化联合循环系统与压缩空气储能系统集成的新方案。储能过程中，利用联合循环系统的给水冷却高温压缩空气。释能过程中，在联合循环系统中的余热锅炉部分布置旁路烟道。来自储气罐的压缩空气经旁路烟道加热后，直接通入至联合循环系统的燃烧室。该耦合方案采用能量梯级利用的原理，可以实现系统效率的提升；同时还可以节省常规压缩空气储能系统中的蓄热罐、蓄冷罐和膨胀机等设备。采用Ebsilon软件对耦合系统进行模拟，并对耦合系统进行热力学分析和经济性分析。结果表明：新方案中压缩空气储能系统的循环效率和能量密度分别为86.14%和7.48MJ/m3，整个集成系统的总效率为37.20%。此外，新方案的动态投资回收期为3.73年，净现值为89.65万元。该研究为提高压缩空气储能系统的性能提供了新的技术选项。     

考虑压缩空气储能变工况特性的风储联合系统运行优化策略

压缩空气储能(compressed air energy storage, CAES)是实现电网削峰填谷、促进风电高效消纳的手段之一。然而,压缩空气储能效率在较大程度上取决于运行工况,其变工况特性直接影响风储联合系统的安全高效运行。以最大化风储系统运行收益为目标,建立了考虑压缩空气储能变工况特性的风储系统运行优化模型。该模型对压缩机、透平在变工况运行时的动态效率进行了准确刻画,并采用分段线性化方法将变工况特性纳入混合整数线性规划算法。算例结果表明,优化策略与压缩空气储能的变工况特性有直接关系;考虑运行约束和动态效率能更准确反映缩空气储能的实际运行状态,可为风储系统的运行决策提供依据。     

与煤电机组耦合的压缩空气储能系统分析

煤电机组与大规模储能系统协调运行,可充分发挥储能灵活资源与煤电机组的调节能力,提升电力系统灵活性,促进电力系统低碳化转型。本文提出一种与煤电机组耦合的压缩空气储能系统,在压缩储能阶段利用煤电机组凝结水吸收空气圧缩热,在释能发电阶段利用机组给水/抽汽实现对膨胀机入口空气的梯级加热。分别对压缩、储能过程不同耦合方案进行了对比分析,得出给定参数下与煤电机组耦合的压缩空气储能系统的最优方案,并与传统带储热装置的压缩空气储能系统的运行效率进行了对比。结果表明,通过压缩空气储能系统与煤电机组热力循环的合理耦合,可使系统效率提升5百分点。     

采用熔融盐蓄热的非补燃压缩空气储能发电系统性能

提出一种采用熔融盐蓄热的非补燃压缩空气储能发电系统,通过将熔融盐储热与压缩空气储能相结合,实现电能的大规模存储和高效转换。利用熔融盐作为蓄热介质,将低谷电、弃风电、弃光电等电能转换为高品位热能存储,同时利用压缩机将空气压缩至高压,存储在储气装置中,发电时利用熔融盐储存的热能加热高压空气驱动涡轮机发电。完成了系统的流程设计,采用热力学基本原理分析了系统的运行特性,探索影响系统储能效率的关键因素,分析了涡轮机进口温度、涡轮机进口压力等参数对压缩机功耗、储气室容积、储能密度、储能效率等系统性能的影响。研究结果表明通过提高储热温度和涡轮机进口压力,可以显著提高系统的储能效率。该系统可以广泛消纳大规模的波动性电能,为大规模储能提供了一种新的技术途径。该研究结果可以为压缩空气储能以及新能源消纳提供参考。     

基于改进粒子群优化算法的先进绝热压缩空气储能系统参数优化

压缩空气储能技术是一种高效、环保的大规模储能技术,在可再生能源并网和电网调峰领域有广泛应用。为了提高压缩空气储能系统的储能效率,对系统建立了热力学模型,研究了系统运行参数对系统性能的影响,并采用改进粒子群算法对多个运行参数进行优化。研究结果表明:随着储气室最低压力的升高,储能效率先升高后降低,储气过程压力升高幅度和储气室对流换热系数的增大会使储能效率降低;通过改进粒子群优化算法,储能效率最高可以达到0.699 45;优化算法具有较好的全局收敛性和较高的精确度。     

含压缩空气储能的微网复合储能技术及其成本分析

为提高微网运行稳定性与可再生能源利用率,提出了一种由压缩空气储能、蓄电池与超级电容组成的新型多元复合储能系统。首先,在压缩空气储能系统建模及工作特性分析基础上,设计了基于平滑控制的复合储能系统能量管理策略,并给出了该新结构的全生命周期成本计算方法。然后,通过对并网和离网两种模式的微网运行算例仿真,验证了复合储能系统不仅对微网运行中不同频段功率波动均具有较好的平抑效果,而且可有效提高微网的可调度性。最后,对不同复合储能方案的对比分析表明了新型多元复合储能系统的成本优势与可行性。     

考虑储能动态充放电效率特性的风储电站运行优化

风电与储能联合是提升风电场消纳的有效途径,而储能效率直接影响风储联合发电系统的消纳效果,但目前的常数效率模型对储能的效率特性刻画不够精细。以等效风电消纳量最大为目标,建立了考虑储能动态效率的风储联合发电系统运行优化模型。该模型考虑了储能在充放电运行功率不同时的效率变化,将动态效率以分段函数形式纳入混合整数线性优化模型。基于实际风电场运行数据进行了仿真分析,对比了在单一储能和混合储能场景下,常数效率和动态效率模型对风储联合发电系统消纳效果和运行功率的影响,证明了动态效率特性对最大化消纳具有显著影响,是风储联合发电系统运行优化中值得考虑的因素。     

大规模压缩空气储能系统发电方式与运行控制分析与构想

压缩空气储能是一种充放电循环次数多、使用寿命长、可大规模储存电能的清洁环保的物理储能技术,适合于电网级大规模应用场合。文中分析了大规模压缩空气储能系统常规定速发电方式特点,提出了基于全控器件励磁的定速恒频同步储能机组控制策略,以获得更强的励磁能力和抑制系统振荡的能力,实现提升储能机组辅助服务能力。为了提高综合能效,提出了基于变速恒频双馈发电机组和变速变频直驱发电机组的大规模压缩空气储能变速发电方案构想,并分析了其典型运行控制策略,该变速发电方案具有提升储能机组控制功能及辅助服务能力的潜力。最后,分析了大规模压缩空气储能发电运行控制面临的挑战。     

蓄热式压缩空气储能系统变工况特性

接入可再生能源和电网负荷波动、环境条件改变及系统自身特性等因素使压缩空气储能(compressedairenergy storage,CAES)系统长期处于变工况运行状态。对目前先进的蓄热式压缩空气储能(CAESwiththermalstorage,TS-CAES)系统进行变工况特性研究,建立完善的部件及系统整体变工况模型,并为充分分析其变工况过程,将系统分为压缩段、膨胀段和系统整体3个层面,且采用多种(火用)效率评价压缩段和膨胀段。揭示了质量流量、功率、(火用)效率、热水温度、排水温度、各级压比/膨胀比、换热器温差/压损等关键参数在储能/释能过程中的变化规律。发现滑压较定压运行系统效率提高了2.08个百分点。     

压缩空气储能与可再生能源耦合研究进展

实现“碳达峰、碳中和”的战略目标，需要发展以可再生能源为主体的新型电力系统，储能可有效缓解其间歇性、不稳定性和周期性的问题，实现高比例可再生能源的并网和消纳。压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)具有规模大、成本低、效率高等优势，被认为是最具有发展前景的大规模储能技术。该文回顾压缩空气储能技术与可再生能源耦合研究进展，包括压缩空气储能–风/光耦合系统、压缩空气储能–生物质能耦合系统、压缩空气储能–氢能耦合系统、压缩空气储能–地热能耦合系统等，并总结各种耦合系统的工作原理、性能参数等，较为全面地总结各种耦合系统的工作原理、运行与性能参数等，关键参数包括工作压力、功率、效率、成本等，并对上述系统的关键参数进行对比。研究可为大规模压缩空气储能与可再生能源的发展与应用提供一定参考。     

600MW机组超临界锅炉的效率分析

对600 MW机组超临界锅炉系统进行了能量平衡分析,分别采用了热平衡和平衡的分析方法,全面地反映电站锅炉的各种损失以及产生部位。电站锅炉的热效率大约93.2%,而效率仅为56.1%,锅炉效率大大低于热效率,其原因在于存在大量的不可逆内部损失,其中燃烧损失和传热损失占很大部分。文章对减少损失提出了一些想法,对燃烧损失希望通过直接改进燃烧过程来改善。对传热损失提出采用非共沸混合工质。而对排烟所带走的大量热量,希望通过结合吸收式热泵系统,充分利用烟气余热。     

微型压缩空气储能系统工作特性研究

为了探究微型压缩空气储能的工作特性,本文通过分析微型压缩空气储能系统的工作过程及原理,运用?分析法建立了系统储能过程、释能过程理论分析模型,并建立了系统?效率的评价模型;运用Aspen Plus软件建立系统储能子系统、释能子系统的流程仿真模型,分析了膨胀机入口压力、膨胀初始温度、系统流量等因素对膨胀机工作特性、系统效率的影响。仿真结果表明:增加入口压力、膨胀初始温度、系统流量和膨胀比能够有效地增加系统输出轴功;膨胀比以及膨胀初始温度越高,系统效率越高,但增长速度减缓,系统流量对系统效率几乎没有影响。本文建立的微型压缩空气储能系统热力学分析模型以及仿真结果能够正确反映关键输入参数对膨胀机输出特性的影响规律,可为设计高效微型压缩空气储能系统提供理论依据。     

金坛盐穴压缩空气储能电站调相模式设计与分析

可再生能源高占比及特高压交直流混联电网的新形态对储能系统的功能有了更丰富而具体的要求.先进绝热压缩空气储能是实现电能大规模存储和提高电网运行水平的重要支撑技术之一.从电网实际需求及储能系统自身特性出发,文中提出一种基于盐穴储气的先进绝热压缩空气储能电站调相运行模式,在承担基本调峰任务的前提下,以微量的高压空气及热能损耗为代价实现对电网无功电压支撑的功能;建立了盐穴压缩空气储能电站释能环节的数学模型,模型中计及换热器和透平的变工况特性.仿真结果验证了盐穴压缩空气储能电站调相运行的合理性,灵敏度分析则为调相阶段的热量优化提供了参考.     

基于有机朗肯循环及液化压缩空气储能的新型耦合发电系统研究

有机朗肯循环发电系统中较低的冷凝温度能够十分显著提高系统性能，通过综合考虑低冷凝温度的应用场景并结合当今能源利用情况，建立了有机朗肯循环发电、液化天然气汽化、液化压缩空气储能3个子系统的耦合发电系统，该耦合发电系统降低了传统有机朗肯循环系统中冷凝温度下限，提高了有机朗肯循环系统发电效率和压缩空气储能系统储能效率。通过对该耦合系统建立热力学模型，并对其进行热力学分析表明，在所设定参数下，该耦合系统综合电-电转化率高达81.8%,较传统压缩空气储能系统效率显著提升。     

500 kW非补燃压缩空气储能系统建模仿真

相较于传统压缩空气储能系统,非补燃压缩空气储能系统增加了蓄热环节,去除了燃烧环节,无需补充化石燃料,达到了节能环保的效果,是国内目前首推的空气储能系统。本文应用专业软件对国内首台500 kW非补燃压缩空气储能发电示范系统进行建模仿真,对压缩过程和膨胀过程进行模拟计算。模拟数据与试验运行数据进行对比分析,验证了仿真模型的正确性。然后利用?分析法对所建立500 kW非补燃压缩空气储能系统各部件进行了能耗分析。分析结果表明,膨胀过程?损最大,换热过程?损最小,这可为以后系统优化指出方向。     

电力市场环境下风储联合运行系统的经济效益评估模型

储能装置与风力发电系统的联合运行已成为解决大规模风电并网的有效手段,基于风力发电特点、风储联合运行系统特性分析,构建了风储联系运行系统收益最大化评估模型。通过算例进行了风速预测准确度和储能容量对系统运行效率及经济效益影响的敏感性分析。研究结果表明,风速预测的高准确度和合理的储能容量能够实现风储联合运行系统最优的经济效益。     

不同形式太阳能集热器对吸收式制冷系统运行影响分析

太阳能集热器是太阳能热驱动制冷系统中的关键部件,在系统能量转化和储存利用过程中起到决定性作用。采用动态模拟及多变量优化的方法对不同形式太阳能集热器的吸收式制冷系统进行研究。结果表明:在太阳能资源一般的地区,采用真空管式太阳能集热器的单效吸收式制冷系统和槽式太阳能集热器驱动的双效吸收式制冷系统运行平稳且能耗相对较少;基于优化参数,对不同系统的太阳能保证率、系统性能系数进行比较,真空管型太阳能集热器驱动的单效吸收式制冷系统的太阳能保证率最高,达到39.9%。该结论可以为太阳能集热器在热制冷领域中的应用提供指导。     

部分煤气化结合流化床燃烧技术的联合循环发电系统(火用)分析

对一采用增压流化床(PFBC)和一采用常压流化床(AFBC)的PGFBCCC发电系统进行了损计算和分析,给出了PGFBCCC系统各环节的损系数及火用效率。分析指出,燃烧室和蒸汽发生系统是PGFBCCC发电系统的薄弱环节,二者损系数总和约为30%~35%。此外,就减少损和提高这类发电系统的效率提出了一些运行措施。     

风光互补的压缩空气储能与发电一体化系统特性分析

提出一种新型的风光互补的储能与发电一体化系统,该系统互补利用风能与太阳能,并通过压缩空气储能系统改善其不稳定性与间歇性,实现储能与发电等多功能集成;基于热效率、火用效率及储能效率3种评价准则,全面分析系统的热力特性和储能特性,揭示透平进口压力和初温、压气机和透平效率对系统性能的影响规律;分析比较了系统采用等容储气罐和等压储气罐对性能的影响,指出利用等压储气罐能有效提高系统热力性能和储能性能。研究结果为可再生能源的规模化发展以及大规模储能的发展提供了参考。