等温压缩空气储能系统液气传热特性研究

等温压缩空气储能（I CAES）无需补燃、能源利用率高且碳排放低,在大规模储能领域具有重要应用前景。在建立喷雾的I CAES系统的液气传热模型基础上,通过数值方法分析了喷雾流量对I CAES液气传热特性的影响规律。结果表明：采用喷雾方法能够有效抑制压缩和膨胀过程的温度变化、强化液气传热并实现理想I CAES过程;增大喷雾流量能够降低压缩功耗、提高膨胀做功并降低停机储气过程压损,可提高系统指示效率和储能效率。     

面向废弃能量收集的风电-压缩空气储能耦合发电系统

目前,风电与压缩空气储能耦合发电系统是发电后再与压缩空气储能系统连接,对于风电场一些不能发电工况的能量无法利用。通过风力发电功率特性和运行状态分析,找出产生废弃能量的2种工况:起动风速到切入风速期间的低风速工况和电网原因弃风工况,设计了一套新型的风电-压缩空气储能耦合发电系统,通过啮合切换装置可以进行风机和压缩机、发电机的切换运行。通过工况的效率分析,系统在2种工况时,可以回收废弃能量,实现电能输出,有效提高风电场的能量利用率。     

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.     

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。     

高速船用柴油机增压辅助技术

近年来，高速船用柴油机趋向轻型和高功率化，因此要求柴油机装用高增压、大容量增压器。另外，在柴油机低负荷过渡时，要求增压器有快速响应特性，否则，船舶在港湾内离岸和靠岸发动机加速时会出现排烟问题。为减少船用柴油机在低负荷过渡时的排烟，日本新泻铁工所开发了一种从外部提高增压器响应特性的辅助系统。该系统由带喷气辅助功率输出装置(PTO)减速器、螺旋压气机和带喷气辅助装置的增压器组成，它用带喷气辅助PTO减速器驱动螺旋压气机，将产生的压缩空气通过增压器喷气辅助引入孔喷向压气机叶轮，以提高增压器的响应特性。这种…     

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。     

TICC-500储能阶段的建模和热力特性CSCD

以500 k W-TICC系统为研究对象,采用集中参数法建立了系统储能设备的集总参数数学模型,然后用C语言编写相应的程序算法,对所建算法进行算法入库,在华北电力大学STAR-90仿真支撑系统上搭建系统实时动态仿真模型,对500 k W-TICC储能阶段冷态启动阶段进行仿真。分析了压气机环节、换热器环节、储气罐环节和储热罐环节的动态特性。仿真结果表明,进气流量对系统储能阶段参数的影响较大,储气室内气体的温度变化比较平缓。此仿真结果误差满足实际需要,对系统实际运行的动态特性有很重要的参考和借鉴作用。     

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、满足输出功率需求,并建立了集成压力控制单元的10 MW蓄热式压缩空气储能系统热力学模型.在此基础上,研究了储释能过程压力、温度、质量流量、功率等关键参数随时间的变化规律,揭示了阀门组合与减压容器相结合的压力控制单元调控膨胀机入口压力的机理与效果.压力控制单元与节流减压方式相比,释能过程的总?损失减小1.56×108 J,储能效率提高0.24％,储能密度提高0.04 MJ/m3.结果表明,本研究所提出的压力控制单元可以平滑地调控膨胀机入口压力,对保障压缩空气储能系统稳定高效运行,提高系统综合性能具有重要的作用.     

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。     

一种传统压缩空气储能系统的分析

压缩空气储能技术是具有较大发展前景的大规模储能技术之一,具有广阔的发展前景。使用Aspen Plus软件以传统压缩空气储能系统为例进行流程模拟,运用分析方法对模拟结果进行热力性能分析。分析结果表明,燃烧室的损失是系统各设备损失中最大的。同时还对压缩空气储能系统各个组成部件的运行效率与储能系统的损失之间的关系进行了敏感性分析,分析结果表明,对系统效率影响最大的参数为燃烧室效率,最小的参数为膨胀透平绝热效率。     

压缩空气储能系统储气装置研究现状与发展趋势

压缩空气储能被认为是最具发展潜力的大规模物理储能技术,储气装置作为压缩空气储能系统的关键环节,对系统高效、稳定和安全运行具有重要影响.近些年来,随着压缩空气储能技术的快速发展,储气装置的研究备受人们关注.储气装置的特点主要取决于其材料属性,因此本文根据材料不同对储气装置进行分类,并着重论述了天然地下洞穴储气、人造洞室储气、金属材料储气以及复合材料储气的应用.对比分析表明,天然地下洞穴储气规模大、成本低,但是依赖于特殊地质和地理条件,因此应积极探索具有灵活布置特性的新型储气方案.进一步地,本文阐述了不同类型储气装置当前所面临的挑战,分别探讨了储气装置精准热力学模型建立、地下洞穴储气稳定性评价以及复合材料储气结构特性研究中亟需解决的重点和难点,并对未来储气装置的发展趋势以及研究热点进行了展望和总结.旨在为压缩空气储能系统储气装置的选型和理论研究提供指导,为改善压缩空气储能系统和储气装置性能提供借鉴.     

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。     

基于分析法的风电系统储能关键特性研究

针对风电系统电能质量与系统效率不高问题,以直驱式风力发电机与含储能装置输出端组成的发电系统为研究对象,采取实验与仿真相结合法,探究储能对电能质量的影响规律,并基于分析法开展系统各部分损分析,进一步探寻提高系统效率的有效途径。研究结果表明:储能环节能够不同程度地降低电压波动、电压偏差、频率偏差,提升功率因数,改善系统电能质量;借助分析法可有效评判风电系统能量分配与管控特性;此外变换蓄电池充放电状态,改变永磁发电机转速和负载类型,能够达到提高效率的目的。     

储能过程设计参数对压缩空气储能系统性能影响研究

本文针对蓄热式压缩空气储能系统建立数学模型,利用MATLAB调用REFPROP软件获取不同状态下空气物性参数,进行总体计算程序开发,在储能系统输出功率为100 MW、膨胀机进口前压力及膨胀级数被固定的前提下,分析了压缩机不同总压比和级数对系统性能的影响。结果表明:对于固定压缩机级数,随着总压比的增加,储能系统效率降低,系统热能利用率降低,节流损失增加,系统热力学性能下降,而储释能工质质量流量降低,储气密度增加,体积减小;对于固定压缩机总压比,随着级数增加,储能系统效率降低,系统热能利用率降低,节流损失基本保持不变。     

10 MW级深冷液化空气储能发电系统自动启动控制方法研究

以10 MW级深冷液化空气储能发电系统为研究对象,简要介绍了技术原理、系统构成、主要设备及工艺流程,并从自动控制视角,分别设计了储、释能阶段的启动方法。基于该自动启动方法,可完成储能阶段空气净化及压缩、空气液化、储热和蓄冷子系统的联合运行以及释能阶段储热、蓄冷和膨胀发电子系统的联合运行,实现了储能阶段自动达到额定出液量及释能阶段自动满足额定发电量的需求,提高了能量型机械储能系统对电网负荷变化的响应速度。     

超临界压缩空气储能系统蓄冷换热器优化设计

蓄冷换热器是超临界压缩空气储能系统的一个重要组成部分.为探究蓄冷换热器中设计尺寸参数对蓄冷装置加工和蓄冷性能的影响,以固体氯化钠颗粒作为蓄冷材料设计了一种超临界压缩空气填充床式蓄冷换热器.根据系统的要求参数和压力容器尺寸的约束方程,以罐体质量和加工成本最小、冷量损失最小和蓄冷效率最高为原则对10 MW蓄冷换热器的整体尺...     

等温压缩空气储能技术综述

压缩空气储能是解决当前我国遇到的环境问题和能源问题的重要方式之一,其未来的发展方向至关重要。本文综述了不同压缩空气储能系统,通过能量循环效率公式分析了各系统的效率,简要介绍了等温压缩空气实现技术,并结合我国新能源利用率低的现状,提出了一种耦合可再生能源的等温压缩空气储能系统,该系统可作为未来我国压缩空气储能系统可持续的、清洁环保的发展方向。     

自由活塞斯特林发电机启动特性实验研究

启动是开展自由活塞斯特林发电机实验研究的前提，为更系统研究发电机的启动特性，搭建相关实验测试系统并开展实验。发现发电机在激励过后，只有热端温度超过一定值才能成功启动，并以此定义发电机的启动温度。然后以启动温度为评价指标，探究充气压力，配气活塞板弹簧刚度等参数对发电机启动的影响规律。实验结果表明：随着充气压力增加，发电机对应的启动温度逐渐降低。配气活塞板弹簧刚度只有在一定范围内，发电机才能成功启动，并存在最优值。同时，减小外负载阻值以及通过串连电容增加系统的谐振都有利于发电机的启动。     

压力流量控制器稳压储能原理探讨

介绍了压缩空气系统压力流量控制器的节能原理、系统储气能力计算方法，并对有无压力流量控制器的系统工况进行了对比，进一步证明了储能、稳压对压缩空气系统的重要性。     

压缩空气储能系统与火电机组的耦合方案研究

针对火电机组的灵活改造,提出一种压缩空气储能系统与火电机组的耦合方案,利用Ebsilon软件进行系统建模,将热耗率和能量利用系数作为评价参数.结果 表明:最佳方案为储能阶段从凝结水泵出口抽取凝结水,其吸收压缩热后被送回至除氧器;释能阶段取少量5号抽汽,其加热高压空气后被送回至5号低加疏水冷却器;通过改变膨胀机入口空气温...