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。     

压缩空气储能系统释能过程动态调控

压缩空气储能被认为是最具有发展前景的大规模储能技术,而压缩空气储能系统运行过程面对的是储气室压力变化以及输入/输出功率变化的复杂工况.针对压缩空气储能系统变工况运行需求和节流阀减压调节膨胀机入口压力存在控制精度低、压力损失大等问题,本研究提出采用阀门组合与减压容器相结合的压力控制单元来调控膨胀机入口压力、满足输出功率需...     

CAES释能过程多工况动态仿真及效率分析

研究了CAES释能过程各部件的数学模型及控制逻辑,基于MATLAB/Simulink平台建立了CAES释能过程的动态仿真模型。利用该模型对启动过程、准同期并网过程、变工况过程进行仿真。在此基础上,分析了多种工况下运行参数及效率的变化规律。结果表明：在200～300 kW功率范围内,膨胀机等熵效率变化范围为75%～88%,?效率变化范围区间为73%～84%。     

含射气抽气器配气机构对蓄热式压缩空气储能系统释能功率的影响

以10 MW含射气抽气器配气机构蓄热式压缩空气储能(TS-CAES)系统为对象,探讨低压气源的合理选取、低压气源参数对释能功率的影响。首先,就低压卷吸气的五种来源,分别考虑计及或不计卷吸气额外再热两种情况,给出了相应的释能功率及其增量,以及卷吸气额外再热对释能功率增量贡献的效率。基于该模型,通过嵌入TS-CAES系统的宽范围稳态工况特性,分析了射气抽气器提升TS-CAES系统释能功率的详细机理,给出了低压气源的最优选取方案。     

基于光伏波动性的储能出力特性分析

以研究储能系统出力为目标,从时间、频率角度研究光伏发电波动性,以EMD算法对光伏发电频率进行分解,通过分解得出的IMF残值得出：在多云天气下,光伏发电系统内储能出力频繁,平抑光伏波动强,晴朗天气下,储能系统的出力具有规律性且时间固定的结论。     

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。     

考虑尾流效应的风电场减载出力优化控制

在高风电渗透电力系统中,风电场参与系统调频普遍忽略了尾流效应对风电机组出力的影响。文章提出了一种考虑尾流效应的风电场减载出力优化控制方案。首先,采用改进Jensen尾流模型,给出了任意风向的尾流区域划分方法;其次,在满足系统调频需求的前提下,以风电场有功出力最大为目标,对风电场功率分配进行优化;然后,针对不同风速区间设置了相应的优化控制方案,并给出方案的具体实现方法;最后,以江苏某海上风电场为例进行算例仿真,算例结果表明,所提方案可有效地提高风电场整体出力。     

AA-CAES+CSP系统运行策略研究

为深入研究带太阳能辅热的先进绝热压缩空气储能(AA-CAES+CSP)系统热力学性能,建立系统关键部件热力学模型,利用Matlab模拟计算,分析辅热子系统加入方式及外界因素对系统性能影响。结果表明:首次启动,以空气先流经储能蓄热子系统再流经辅热蓄热子系统运行效果更佳,而长久稳定运行,则以空气先流经辅热蓄热子系统再流经储能蓄热子系统运行效果更佳;稳定工况下,集热温度越高,循环效率和储能密度越大,但过高的集热温度会使循环蓄热介质温度过高,当超过其临界温度时,会由液态变为气态,导致换热效果变差,影响换热器性能;在研究参数范围内,环境温度越低,循环效率越高;任一系统均有一个使循环结束后,储气室无需借助外部作用,其压比和温度就自行恢复至初始值的循环稳定间隔时间。     

基于喷雾换热的压缩空气准等温膨胀系统实验研究及性能分析

压缩空气储能(CAES)在一定程度上能够提高电网输电可靠性,是目前最具前景的储能技术之一,但系统工作循环效率低限制了其进一步发展。因此,为提高系统工作循环效率,对CAES系统工作过程进行相关研究。在压缩空气膨胀过程中喷入高温水雾以增强空气与水雾之间的热交换,从而实现气体的准等温膨胀,是提高CAES系统工作循环效率的有效途径。首先,本工作建立了压缩空气准等温膨胀数学模型;其次,搭建基于喷雾换热的压缩空气准等温膨胀系统进行相关实验研究,并对数学模型进行验证;最后,为获得压缩空气准等温膨胀系统的相关性能,利用所建立的数学模型,对系统工作过程中缸内空气压力和温度的变化情况以及影响系统输出功和释能效率的参数进行研究。研究结果表明：进气压力为1 MPa时,与绝热膨胀相比,准等温膨胀缸内空气最大温差仅为绝热膨胀的14.4%,系统输出功增加147 J,释能效率提高19.24%。当喷雾压力为6 MPa、进气压力为0.5 MPa时,系统释能效率可达81.41%。本研究为基于喷雾换热的压缩空气准等温膨胀研究提供理论支持。     

压缩空气储能系统释能环节轴系建模与振荡分析

压缩空气储能系统因其具有容量大、寿命长、响应快和调节灵活的特点,有着广阔的应用前景。压缩空气储能的释能环节作为气体压力能向机械能转化并最终产生电能的中间环节,其轴系建模与稳定机理与传统发电机组、风力机组、微型燃气轮机等均存在不同之处。为了研究压缩空气储能系统的轴系振荡特性以进一步分析储能并网后电力系统的稳定性问题,重点介绍了一种典型的四级膨胀压缩空气储能系统释能环节结构,建立了其轴系分段集中质量弹簧模型,并推导了相应的轴系标幺模型。对一个10 MW级压缩空气储能系统进行了轴系固有特性分析,得到了其固有振荡频率和振荡模态,并从电网侧和膨胀机侧分别进行了轴系稳定性分析。基于轴系振荡特性,将系统潜在振荡形式分为冲击性振荡、次同步振荡和超同步振荡三类,对各类振荡形式进行了机理分析和仿真验证,仿真结果表明,CAES释能环节轴系存在多种潜在振荡形式,并根据各类振荡的特性提出了对应的抑制策略。     

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。     

基于AA-CAES的冷热电三联产系统的热经济性分析

为了研究储热罐内热量的分配和利用对先进绝热压缩空气储能系统性能的影响,提高系统在可再生能源并网应用中的效率与经济性,提出5种热量分配方案。采用数值模拟的方法,比较系统5种方案下的热力学与经济学特性,并研究关键参数对不同方案下系统性能的影响。结果表明：热量分配比越大,循环效率越高,而年利润率越小。对于5种热量分配方案,循环效率和年利润率随储气室最大压比的增大均存在最小值,且存在最佳的换热器效能,使得循环效率和年利润率具有最大值。压缩机入口温度的变化对5种热量分配方案的循环效率和年利润率的影响各不相同。系统年利润率随着燃料价格的升高而减少,而随着产品价格的升高而增加。     

不同输出方式下2种AA-CAES系统性能的对比研究

为获得先进绝热压缩空气储能（AA-CAES）系统较高的效率与较好的经济性,设计2种输出策略。建立AA-CAES模型与和太阳能相结合的复合储能系统模型,通过数值模拟,比较2个系统在不同输出方式下的热力学特性与经济性能,并研究了基本参数的敏感性问题。结果表明：原系统在采用方案1时循环效率最高,复合系统在采用方案2时年利润率最大。储能功率的提高对2个系统的循环效率与年利润率有积极影响,而释能功率的提高对其有消极影响。当储释能时间间隔延长时,不同方案下2个系统的循环效率与年利润率均降低。     

基于平抑风光出力波动的主动配电网优化调度

因风电、光伏光出力波动特性,并网运行将对主动配电网运行的稳定性造成影响。结合储能系统,将主动配电网中功率波动幅度大的风电、功率具有间歇特性的光伏搭建为风光储联合发电系统。通过改变柔性负荷边际效益增强其参与调度意愿,提高主动配电网消纳分布式可再生能源的能力及运行的稳定性。为提高粒子群算法的收敛性,利用模糊推理规则对学习因子动态调整。基于IEEE 30节点仿真算例,以系统日运行综合经济性为目标,使用模糊自适应粒子群算法寻优。算例仿真与分析验证了该文模型有效性。     

基于AA-CAES的综合能源系统协同优化与性能分析

构建先进绝热压缩空气储能（AA-CAES）与内燃机（ICE）和有机朗肯循环（ORC）深度耦合的综合能源系统（IES-ORC-CAES）,通过改变ICE的部分负荷率、ORC的烟气占比、低温烟气温度、电制冷占比和电价低谷期的储电量,实现了系统能量根据用户负荷的动态调整。基于K-均值算法将典型年负荷聚类为典型日场景集,考虑分时电价,以经济性、环保性和能效性为目标,采用并行式的遗传算法对IES-ORC-CAES和参考系统展开优化。结果表明：不同目标下,IES-ORC-CAES系统的年化运行成本、CO₂排放量和一次能源消耗量分别比参考系统降低了10.43%、8.19%和1.80%。此外,通过协同调节ICE、ORC和AA-CAES的出力,IES-ORC-CAES系统中AA-CAES和ORC在典型日1分别承担了用户电负荷的12.26%和0.10%,对减小电网压力和增加系统供能灵活性有重要意义。     

提高风出力预测精度的储能系统模糊控制策略

风气象信息的精细化程度不够高会造成风电场风出力预测精度的降低,给电网调度增加了难度。在风电场中配置锌溴电池储能系统是提高风电场日前预报精度的有效措施,对储能装置控制是其关键问题。文章采用模糊控制方法,搭建了储能系统模糊控制规则库,根据电池储能系统荷电状态SOC的变化来控制储能充放电功率;并将所提出的控制策略在新疆达坂城风电场-储能联合发电系统中进行了仿真验证,与传统控制策略进行了对比分析。研究结果表明,采用模糊控制策略的储能系统能够更有效地提高风出力短期预测精度,85%的预测值达到了国家电网要求。     

西霞院水电站微机调速器自动减增出力原因及改进

介绍了西霞院水电站DFWST-100-6.4-STARS型微机调速器运行中一起自动减增出力的异常过程,分析了调速器自动减增出力的异常与原程序配置缺陷有关,因而修改了调速器原程序,新编的调速器程序投入运行后,水轮发电机组运行稳定、正常.     

安全稳定控制装置在风电场的应用分析

风力发电机组规模已占宁夏电网上网机组容量的7.9％,利用安稳装置控制风电场汇集线发电机组出力,达到电网输电线路承载力与风电场上网出力平衡点,切实保证系统安全稳定运行.     

风电场出力特性及其不确定性的对策分析

通过福建省某沿海风电场的出力数据,验证了风电出力变化的波动性及随机特性,将风电出力并入电力负荷,分析了风电并入后对于电力负荷变化特性的影响,并分别从电网与风电自身的角度出发,讨论了有效应对风电功率的不确定性措施,包括风电出力预测、储能手段以及风电机组自参与调频等。     

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。