燃煤发电机组与压缩空气储能耦合热力系统分析及调峰特性研究

随着新能源的发展，在役煤电机组调峰运行已成常态化，燃煤发电机组与压缩空气耦合既可以提升燃煤机组调峰能力，又可以提升负荷响应速率，提升电力系统灵活性，促进以新能源为主体的新型电力系统发展。研究燃煤发电机组与压缩空气耦合储释能过程热力系统优化配置，从热经济性角度定量分析储能过程中压缩机的驱动方式、释能过程中热源位置、耦合运行系统效率、调峰能力等。     

压缩空气储能与燃气–蒸汽联合循环机组最佳耦合方案研究

为满足电网深度调峰要求,对燃气–蒸汽联合循环（NGCC）机组进行灵活性改造,将压缩空气储能（CAES）系统与NGCC机组耦合。利用Ebsilon软件进行模拟计算,寻找最佳耦合方案。计算分析了膨胀机入口空气参数变化对其输出功率的影响,并得到了CAES系统各部件的?分布。结果表明,最佳耦合方案为——在储能阶段,抽取凝结水泵出口凝结水来吸收压缩热,再返回除氧器出口;在释能阶段,抽取少量中压缸抽汽加热膨胀机入口空气,再返回除氧器出口。通过提高膨胀机入口空气温度和流量,可使输出功率均线性增大;而且,提高流量对功率提升效果更为显著。对CAES系统进行?分析时发现,换热器2、3和5的?效率最低,节能潜力较大。     

液态压缩二氧化碳储能与火电机组耦合方案研究

火电机组实现灵活性转型是构建新型电力系统、实现“碳达峰”“碳中和”目标的关键。为提升火电机组的灵活性,提出了小汽轮机驱动和电动机驱动液态压缩二氧化碳储能系统与火电机组耦合的方案,并建立了其热力学系统模型,采用热耗率和能量利用系数对系统进行评价,开展系统热力学性能对比分析,确立了最佳储能耦合方案。研究表明:储能阶段从凝结水泵出口抽取凝结水,吸收压缩热后返回7号低压加热器出口,释能阶段从中压缸排汽抽取蒸汽,加热膨胀后的CO₂后返回5号低压加热器疏水冷却器时,耦合系统性能最佳,热耗率比原系统降低了48.308 k J/(k W·h),能量利用系数提升了0.52百分点;改变CO₂膨胀机入口温度和质量流量可实现快速变负荷,耦合储能系统后,机组调峰能力增加了17.1%;配置热水罐并最大放热时,机组调峰能力增加了37.4%,提升了火电机组灵活性。     

耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统优化

储能是解决风能和太阳能等可再生能源发电间歇性和不稳定性的重要技术途径。针对常规液化空气储能系统循环效率较低的问题,引入有机朗肯循环以利用空气液化阶段产生的压缩热。构建耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统,以系统循环效率和空气释能发电阶段㶲效率为目标函数,以压缩机组出口压力、低温泵出口压力、冷箱窄点温差和换热器效能为决策变量,运用非劣分类遗传算法NSGA-Ⅱ进行多目标优化。绘制Pareto最优前沿曲线,采用TOPSIS优选法,得到贴近度最大的系统最优设计方案,与之对应的系统循环效率为62.75%。     

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。     

压缩空气储能与吸收式制冷联合运行系统及其分析

为了充分利用压缩空气储能系统的压缩热进而提高系统整体效率,提出了一种压缩空气储能系统与溴化锂吸收式制冷系统联合运行的集成方案,建立了联合运行系统的热力学模型并进行了分析和敏感性分析。分析结果表明:将压缩空气储能系统与吸收式制冷系统集成起来形成的联合运行系统,可以提高压缩空气储能系统的效率,联合运行系统的效率受压缩机的绝热效率和制冷系统冷媒水进出口温差的影响较大。     

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。     

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。     

减碳中多阶段的煤电机组退役与新能源、储能规划协同

规划现役煤电机组的有序退役是电力系统低碳化转型中的关键问题:煤电机组退役会造成发电量缺额和系统灵活性不足的问题,尤其是在新能源占比逐渐增大的条件下,而储能是平衡电力供需、提升供电灵活性的有效技术途径.故应将电力系统规划与未来较长时间内煤电机组逐步退役一同考虑.为此,采用多阶段模型,在电力系统减碳背景下将煤电机组退役协同于新能源和储能规划.基于IEEE 39节点系统验证所提模型的有效性,从机组退役和电力系统减碳2个角度分析规划结果,结果表明通过合理规划新能源和储能能够辅助煤电机组退役的进程,从而实现电力系统低碳化转型.     

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。