二氧化碳制冷循环用膨胀机

本文简要叙述了二氧化碳制冷循环用膨胀机。膨胀机有助于恢复超临界二氧化碳循环中相当大的节流损失，有效改进循环的COP值。例如往复式、涡旋式和螺杆式膨胀机，许多大学和实验室正在广泛的研究与开发。许多膨胀机专利被公司工程师采用，这将使人们期待能实际用于系统的膨胀机尽早被开发出来。对膨胀机中超临界膨胀和超临界泄漏这类有趣现象的基本研究，被要求用来改进膨胀机的效率。     

液化空气储能系统参与电网调频的动态特性研究

为深入研究液化空气储能系统参与电网调频的动态特性,基于液化空气储能系统的数学模型,建立了12.5 MW液化空气储能机组膨胀系统的仿真模型,并结合无穷大电网模型,模拟了储能系统在空载冲转、并网以及电网调频工况下的参数变化,分析了液化空气储能系统作为新的辅佐新能源电网调频技术的可行性及其动态特性。仿真结果表明:空载冲转过程中,膨胀机转子转速标幺值最大为1.013,超速比为1.3%;并网发电过程中,实际转速标幺值和实际电功率标幺值在765 s时稳定至1;电网调频过程中,实际功率标幺值在 10 s内稳定至0.990,且在调频过程中实际电功率标幺值最高为1.032。本研究为了解液化空气储能系统参与电网调频的动态特性提供了数据参考。     

压缩气体储能系统热力性能分析与优化

新能源技术的兴起带动了储能技术的发展,其中压缩气体储能系统在整个储能系统当中已得到了广泛认可,二氧化碳作为气体工质较空气有着储能时间少,储能效率高,经济型好等优势,本文分别对压缩空气和压缩二氧化碳进行建模,并且进行热力分析,对比空气和二氧化碳作为工质时的热力性能,结果为当二氧化碳作为工质时,其循环效率和储热效率较高,储能密度较大。通过以上结果可得出结论,二氧化碳作为工质可以减少储能时间,提高系统储能效率,并且有利于二氧化碳的减排。     

液化空气储能系统甩负荷时膨胀机转子转速飞升特性研究

为了研究液化空气储能系统甩负荷时膨胀机转子的转速飞升问题,建立500 kW液化空气储能系统膨胀机组的动态模型,并对不同的调节阀关闭时间和转子时间常数时膨胀机组的甩负荷过程进行仿真计算和分析。结果表明:当阀门关闭时间为5 s、转子时间常数为15 s时,甩负荷过程中第1、2级膨胀机转速的超速比为142.2%,甩负荷过程用时为7 071 s,第3、4级转速的超速比为141.2%,用时为4 550 s;当阀门关闭时间缩短到0.5 s、转子时间常数减小到6 s时,甩负荷过程中第1、2级膨胀机转速的超速比降低至120.9%,甩负荷过程用时缩短至2 552 s,第3、4级转速的超速比为120.3%,用时缩短至2 200 s。因此,在液化空气储能系统甩负荷时,可以通过缩短调节阀的关闭时间来实现膨胀机转子最高转速在安全范围之内;同时,为了缩短甩负荷过程的持续时间,应适当减小转子的时间常数。     

涡旋膨胀机润滑系统设计及输出性能实验研究

为了研究涡旋膨胀机输出性能规律,将某商用涡旋压缩机改造成涡旋膨胀机,并对其润滑系统进行了设计和精确控制;基于此,搭建了以压缩空气作为工质的测试实验台,对比了膨胀机在有无润滑条件下的性能,并对膨胀机的性能进行了全面的测试.结果 表明:润滑系统在机械润滑和膨胀机性能方面都起到良好的效果;在实验工况范围内,膨胀机等熵效率均保...     

涡旋膨胀机发电系统效率优化控制策略

提出了以最小压缩气体消耗为涡旋膨胀机发电系统效率优化的目标,采用了基于系统损耗模型优化和在线搜索相结合的转速寻优策略,有效避免寻优初值的随机性及参数变化对优化结果的影响。针对气动系统非线性、滞后性及负载不确定性所致的发电系统强非线性的特点,采用了供气压力反馈线性化的补偿控制和PI速度控制相结合的控制策略,对优化速度快速无静差跟踪。试验结果表明,控制策略可实现速度的快速寻优以及优化速度的快速跟踪,实现了减小压缩气体消耗的目标。     

基于二氧化碳热力循环的储能研究综述

基于二氧化碳热力循环的储能技术，结合二氧化碳循环的优良性能和捕集后二氧化碳的再利用需求，有望在未来以新能源为主体的能源体系中发挥出重要作用。针对基于二氧化碳循环的储能技术进行了定义，并依据各储能方案的技术特点将该储能划分为电热储能，低、中和高压储气的压缩二氧化碳储能，低温和近常温储液的压缩二氧化碳储能，以及恒压储气的压缩二氧化碳储能；讨论了各类储能技术的研究现状、具有的优势和存在的不足。低压储气的压缩二氧化碳储能技术最为成熟，目前已有大型工程示范机组建成；高压储气的压缩二氧化碳储能和大规模电热储能的综合性能较好，但成本较高；低压端储存液态二氧化碳的压缩二氧化碳储能的循环效率最低，但储能密度最高；恒压储气的压缩二氧化碳储能效率最高，可达74%～76%，储能密度接近2 (kW·h)/m³，是极具发展前景的压缩气体储能技术之一。     

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。     

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。     

多类型储能系统协调控制技术及示范项目通过技术验收

正2016-01-05,由国家电网冀北电力有限公司牵头,中国电力科学研究院等单位参与的863计划课题"多类型储能系统协调控制技术及示范"项目顺利通过了国家科技部高技术中心组织的技术验收。该项课题从多类型储能系统建模与仿真研究、多类型储能系统容量配置及优化选择准则、多类型储能协调控制技术和多类型储能系统能量状态监测、集群控制与接入装置开发4个方面展开相关研究,为多类型储能系统协调控制提供技术支持。由中国电力科学研究院承担的子课题"多类型储能系统容量配置及优化选择准则"基于国家风光     

先进压缩空气储能系统的余热回收和利用

压缩空气储能是现阶段快速发展的一种储能技术,能够实现能量的储存和释放.在系统运行过程中,为了避免热量损耗,提出一种回收利用系统排气和换热工质余热的方法,在原余热回收系统基础上添加低膨胀比膨胀机,系统排气通过换热器吸收工质余热,进入膨胀机做功,增加膨胀机组输出功率并提升系统效率.利用Aspen Plus软件建立稳态工况下...     

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。     

有机朗肯循环膨胀机的研究进展和应用现状

能源需求的持续增长和环境问题要求越来越多地利用可持续能源,有机朗肯循环(ORC)由于其能够有效利用低温热能、提高能源利用效率、减少二氧化碳排放等优点,逐渐成为关注热点。膨胀机是ORC系统的核心部件,对系统的发电效率、可靠性和经济性等影响较大。本文总结了用于低品位能源利用ORC的各种膨胀机类型,并对其工作原理、技术特点、研究进展和应用现状进行了分析。结果表明:综合考虑其性能效率,透平膨胀机适用于50 kW的余热利用系统,容积式膨胀机在200 kW的ORC系统中有明显优势,螺杆膨胀机适宜500kW的ORC系统,其他机型目前实验研究较多,应用较少;膨胀机的选择不仅需要考虑其效率高低,还需要考虑其适用范围、经济性、复杂程度和后期维修成本等因素。     

低温热源有机物发电系统膨胀机性能分析

有机物朗肯循环发电系统广泛应用于工业余热、太阳光热和地热等低温热源回收利用领域。作为关键做功部件,膨胀机的性能对有机物发电系统效率和输出功率有着重要的影响。考虑工质物性、环保特性,选用R600a为循环工质,详细研究了适用于两种不同功率等级的膨胀机的部件性能及循环特性。验证了有机物发电系统性能随着涡旋膨胀机和向心透平膨胀比的提高得到了提升,并探讨了改善系统发电性能的几种方法。     

跨临界二氧化碳储能系统研究

面向电力系统对储能技术的迫切需求,以及针对压缩空气储能系统存在的技术与应用瓶颈问题,提出一种跨临界二氧化碳储能系统。系统利用二氧化碳超临界压力低且易液化特点,解决液化空气储能难于液化及低温储存的难题;进一步揭示系统性能随关键参数的变化规律,开展系统热力性能优化,获得系统最优效率,为49.15%;同时对系统及关键过程进行?分析,找出系统?损大的环节及内部原因。跨临界二氧化碳储能系统具有绿色、不受地理条件限制、储能密度较大等优点,具有较好的应用前景。     

热泵储电系统的热力学分析

热泵储电技术可由多种热力学循环类型和储热/储冷类型的组合实现。为了研究热泵储电系统损失产生的机制及各类损失因素对循环效率的影响,本文在传统循环计算的基础上进行了热力学分析和参数敏感性研究。对热泵储电系统储能和释能过程进行了热力学建模和分析,通过控制变量法分析了系统参数,包括压缩/膨胀过程效率、换热端差、阻力、储热/储冷效率等对热泵储电系统性能的影响,得到了各设计参数对系统循环效率影响程度的相对值,即敏感系数。最后提出,通过优化影响程度最高的关键设计参数,如提高压缩/膨胀过程效率、降低机械损失和换热端差等,可实现热泵储电系统性能的提升。研究结果可为热泵储电系统的优化设计提供参考。     

采用涡旋膨胀机的低品位热能有机物朗肯循环发电系统实验研究

有机物朗肯循环(organic rankine cycle,ORC)的主要优点在于回收中低品位热能发电时的高效、环境友好、压力适宜等.文中对有机物朗肯循环进行了实验研究.实验装置采用涡旋式膨胀机,以R600a为工质,膨胀机最大输出电功率0.74 kW,最大第一定律效率2.4%.实验发现膨胀机最高转速为4589r/min:根据膨胀机输出功率随工质泵频率及热源温度的变化情况,发现工质泵频率存在一个最佳值,使得系统输出功率最大.循环第一定律效率随着蒸发压力的增加也存在最大值,其原因是由于较高压力和流量下膨胀机入口存在汽液两相现象.通过对ORC的实验研究,认为涡旋式膨胀机在中小型低品位热能ORC系统中具有非常大的优势,ORC系统有机物工质的流量和蒸发压力与低品位热能热源的匹配,是提高ORC系统性能的一个重要设计方法.     

地热能螺杆膨胀机——汽轮机复合动力系统

本文论述了螺杆膨胀机－－汽轮机复合动力系统及其热力性能，研究表明，复合系统优于一，二级闪蒸系统，计算结果表明，中高温地热资源复合动力系统具有较高的能源利用率，它和一级及二级闪蒸系统要比，热效率分别可提高30－60％和5－25％，运用螺杆膨胀机技术，对改善西藏羊八井地热电站很有意义，可望获得较大的技术经济效益和提高发电能力。     

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。     

计及多类型电储能的综合能源系统优化运行对比分析研究

综合能源系统是泛在电力物联网的重要组成部分,多种类型的储能设备在其中发挥了重要作用。目前的多数研究只考虑了单一类型电储能对综合能源系统优化运行的影响,或是通过对多种能量形式的储能进行联合优化调度展开研究。至于多种类型电储能在综合能源系统中的优化运行结果以及定量对比分析工作还开展的较少。鉴于此,文中提出了计及飞轮储能、电化学储能和超导储能等多类型电储能的综合能源系统优化运行模型,以系统日运行成本最低为目标,并采用人工智能算法来保障预测数据的准确性,利用混合整数线性规划方法进行求解,同时设置了3种运行场景,对不同场景下的优化结果进行了定量分析对比。算例分析表明,采用电化学储能可获得最低的系统运行成本以及最为显著的售电交易量;而超导储能具备充放调度灵活性高,充放潜力大的特点。