AA-CAES系统储能过程运行策略分析

提出滑压运行、定压运行和定-滑运行3种储能过程运行策略,采用热力学方法建立系统模型并对比分析3种运行方式的特点。计算结果表明,在给定的设计参数下,滑压运行方式储能效率最高,定压运行方式储能密度最大;调整储气室压力变化范围可提高储能效率,在给定的储气室压力范围内,对于滑压、定压、定-滑运行3种方式储能效率可分别提升21.34%、21.93%、22.17%;压气机效率下降系数对3种运行方式的储能效率有不同影响,随着效率下降系数的提高,滑压和定-滑运行方式的储能效率下降,且定-滑运行方式效率下降更快,而定压运行方式储能效率维持不变,因此,在实际运行中需根据压气机特性确定合适的运行方式。     

不同工质和蓄热介质下AA-CAES三联产系统特性研究

为研究基于先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)的三联产系统在不同工质和蓄热介质下的运行特性,以空气和CO₂为工质,水和THERMINOL 66为蓄热介质,提出4种运行方案,并采用能量分析和(火用)分析方法比较4种运行方案下系统的性能差异,研究低温蓄热介质温度和对流传热系数对系统性能的影响,最后以(火用)效率和储能密度为目标函数,采用非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行多目标优化。结果表明：以空气为工质、水为蓄热介质时,系统(火用)效率和储能密度最高;4种运行方案中第二级换热器产生的(火用)损均最大;低温蓄热介质温度越低,(火用)效率越高,而储能密度越低;对流传热系数增加时,(火用)效率随之降低,而储能密度先降低后升高;当采用较低温度的蓄热介质和中等对流传热系数时,系统可获得最优性能。     

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。     

耦合太阳能辅热的AA-CAES系统参数分析

为提高传统先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统性能,在原系统上耦合了太阳能辅热子系统,并对耦合太阳能辅热的AA-CAES系统性能进行了研究。结果表明:在相同压缩机级数下,冷罐和热罐温度均随膨胀机级数的增加缓慢升高;在相同膨胀机级数下,冷罐和热罐温度随压缩机级数的增加逐渐降低;当压缩机与膨胀机级数相等时,系统储能效率、储能密度和耦合储能效率均比二者级数不等时更高;随着换热器效能的提高,系统冷罐和热罐温度升高、膨胀功和压缩功增大,而系统储能效率和耦合储能效率先提高后降低。     

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...     

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。     

蓄热水箱温度分层模型与分析

利用多节点模型描述蓄热水箱温度分层,将这种模型应用到太阳能生活供热系统中,研究温度分层对太阳能供热系统性能的影响。研究表明:水箱温度分层显著提高集热器效率,对平板集热器的影响大于真空管集热器。用水模式、供水温度、供回水温差,对水箱温度分层都有影响。     

不同运行方案下AA-CAES系统性能分析及优化

针对先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统储能方式与输出方式单一以及■效率低的问题,提出了不同输出方式和储能方式组合的4种运行方案,并对不同运行方案下系统参数进行了优化。从热力学和经济学角度出发,讨论了储能功率、储气室最大压比和压缩机进口空气温度对4种运行方案下系统性能的影响,并采用NSGA-Ⅱ算法,以■密度和年利率为目标函数对系统进行了多目标优化。结果表明：方案3的系统■效率和年利率最高,方案4的系统■密度最大;随着储能功率的增加,4种运行方案下的系统■效率和年利率升高,而■密度降低;随着储气室最大压比的增大,系统的■效率和年利率降低,而■密度增大;随着压缩机进口空气温度的升高,系统年利率和■效率降低,方案3和方案4的系统■密度增大,而方案1和方案2的系统■密度降低;方案1～方案4的最佳■密度分别为5.92 MJ/m³、6.73 MJ/m³、9.00 MJ/m³和9.84 MJ/m³,最优年利率分别为19.19%、16.04%、25.40%和21.25%。     

AA-CAES系统释能过程安全减出力控制仿真分析

针对先进压缩空气储能（advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES）系统释能发电阶段储热或储气能量不足时,膨胀发电机组将被迫突发停机,负荷突降会对电网稳定性造成冲击的问题,提出AA-CAES系统释能发电阶段安全减出力控制的控制策略,同时基于10 MW AA-CAES系统建立安全减出力控制仿真回路,探讨降负荷速率、蓄热罐水位限定值等关键参数对AA-CAES系统发电过程的影响。仿真结果表明,投入安全减出力控制回路能够有效延长AA-CAES系统释能发电时间,为电网提供应急安全时间,能有效缓解突减负荷对电网的冲击,具有广阔的推广应用空间。     

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...     

两种AA-CAES与太阳能耦合系统的对比研究

先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)与太阳能耦合系统具有供热的潜力,为研究该系统在供热前后的性能变化,从热力学第二定律的角度,采用仿真计算的方法,比较供热前的原系统和供热后的联产系统的性能差异。同时,将六级换热器分为3类,分析3类换热器效能对系统性能的影响。结果表明:在基本参数相同时,相比于原系统,联产系统的效率提高10.45%,?流密度却减小0.80%;第1类换热器效能增加时,两系统的?效率存在最高值,?流密度逐渐增大;第2类和第3类换热器效能增加对两系统的影响相同;当第3类换热器效能大于0.743时,联产系统的?效率和?流密度均高于原系统;开展多目标优化后,原系统和联产系统的最?优效率分别为55.597%和63.936%,最优?流密度分别为9.502×10⁶和9.051×10⁶J/m³。     

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。     

多孔介质蓄热系统动态蓄热特性试验与表征

为了解多孔介质蓄热材料热动态条件下的蓄热特性,得到表征蓄热材料的动态蓄热特性参数,在120 kW多孔介质热动态蓄热系统中,对不同孔径(2.9、4、5.5 mm)、长度(100～400 mm)的蜂窝多孔陶瓷蓄热体在不同热烟气条件下的动态蓄热特性包括蓄热速率、蓄热效率、蓄存单位热量所要克服的蓄热阻力进行了试验研究。结果表明:蓄热速率与时间的关系呈"抛物线"状,蓄热效率随蓄热时间的进行逐渐降低。相同时间下蓄热速率及单位蓄热阻损随蓄热体比表面积的增大或孔径的减小而增大,蓄热效率随蓄热体长度的增加而增大。根据试验研究和分析,采用蓄热速率、蓄热效率及单位蓄热阻损可以用来表征多孔蓄热体的动态蓄热特性。     

相变蓄热材料在供热系统中设计应用案例分析

以天津市某实际工程为案例,介绍相变蓄热系统在供热系统的应用。分析了建筑负荷特点,研究了系统搭建及构成。最后对比该供热系统与常规供热系统运行费用,最终提出结论及建议。     

两种AA-CAES+CSP系统的热经济性研究

为解决传统耦合太阳能辅热的先进绝热压缩空气储能（AA-CAES+CSP）系统热能损失大的问题,提出其释能过程的改进方案。从热力学和经济学角度对改进前后的系统性能进行比较分析。结果表明,改进系统的热、冷能性能系数及年利润率显著提高。同时,进行参数敏感性分析,结果表明：集热温度升高,改进系统的冷能性能系数下降,两系统其他指标上升;储气室压差越大,系统年利润率越高,而其他指标越低;压缩/膨胀功率增大,年利润率减小,而其他指标增大。此外,以循环效率和年利润率为目标函数,采用灰狼算法对系统进行多目标优化,设置较高集热温度、压缩/膨胀功率和较低储气室压比时,更易获得最佳系统性能。     

热化学蓄热系统研究进展

热化学蓄热通过可逆化学反应来储存和释放热量,其蓄热密度高于显热蓄热和相变蓄热,且能够实现能量的长期储存,在未来能源利用领域具有广阔前景。根据热化学蓄热系统的结构,可将其分为开式系统和闭式系统。本文针对开式系统和闭式系统,对蓄热材料、环境气氛条件、反应过程优化以及反应器设计等影响系统性能的重要因素进行概述与讨论,为热化学蓄热系统的发展和实际应用提供参考。     

固体蓄热装置蓄热过程模拟分析与实验研究

设计一种采用分组投切的固体蓄热装置,并以此设计搭建总加热功率150 kW的固体蓄热实验装置,搭建热物理参数非定值的数值计算方法,模拟出炉体的温度场分布,并与定值参数进行对比,得到热物理参数非定值与定值的温度曲线和蓄热量曲线;通过数值模拟和实验数据相结合的方法,确定非定值法数值计算方法的可行性;设计一种分组投切的加热方式...     

蓄热式催化蒸汽重整氢气发生器中蓄热体数值分析

利用数值计算对蓄热体的换热进行分析，给出影响蓄热体换热的因素，进行优化设计，得到了更合理的结果．根据优化设计，提出了重整器运行的建议参数，包括换向时间、比表面积、陶瓷载体导热系数和陶瓷密度及其比热．计算表明，增加比表面积，可以提高蓄热体的蓄热能力并提高余热回收率．同时，计算表明，对于蓄热式催化重整器而言，燃料与水蒸汽的流动方向应采用与热烟气相同的流动方向。     

高温空气燃烧系统中陶瓷蓄热体传热特性分析研究

针对小球、圆孔、方格孔、三角孔和正六边形孔蜂窝体等不同几何结构下的陶瓷蓄热体对高温空气燃烧系统的非稳态交替加热和冷却的传热过程的影响进行了理论分析，得出了正方形蜂窝体具有最佳的比表面积和开孔率的结论。建立了陶瓷蓄热体和气体的温度变化微分方程和数值计算的离散方程，并选取实例进行了数值计算，得出了温度变化和传热变化的特性曲线，其与实验测试结果变化规律基本一致。研究结果可以为高温空气燃烧过程中合理有效地控制蓄热体中交替换热过程提供理论依据。     

太阳热泵蓄热系统蓄热过程的数值模拟

对以CaCl2.6H2O为相变材料的太阳热泵蓄热系统,采用焓法建立了以相变材料封装容器为控制体单元的相变传热模型,计算了蓄热水箱进出口温度,相变材料温度及水箱蓄、放热量等参数。通过对实验结果与模拟结果的比较分析可知,两者数据接近,变化趋势吻合,该模拟方法能较好地反映系统运行情况。