新型变压比先进绝热压缩空气储能系统及其热力学分析

为了提高先进绝热压缩空气储能（AA-CAES）系统的充放电效率,提出了新型变压比AA-CAES系统,建立了系统的热力学模型,计算了不同膨胀机组级数和不同变膨胀比运行方式下系统的热力学特性,得到了各种配置和运行方式下膨胀机组的释能时间和总输出功,以及整个系统的充放电效率等参数。结果表明,对具有4级膨胀的AA-CAES系统,变膨胀比使得膨胀机组的释能时间从3 095 s增加到5 014 s,总输出功从1.953 GJ增加到2.728 GJ,整个系统的充放电效率从45.11%提高到63.00%,变压比AA-CAES显著提高了AA-CAES系统的热力学性能。     

考虑压缩空气储能变工况特性的风储联合系统运行优化策略

压缩空气储能(compressed air energy storage, CAES)是实现电网削峰填谷、促进风电高效消纳的手段之一。然而,压缩空气储能效率在较大程度上取决于运行工况,其变工况特性直接影响风储联合系统的安全高效运行。以最大化风储系统运行收益为目标,建立了考虑压缩空气储能变工况特性的风储系统运行优化模型。该模型对压缩机、透平在变工况运行时的动态效率进行了准确刻画,并采用分段线性化方法将变工况特性纳入混合整数线性规划算法。算例结果表明,优化策略与压缩空气储能的变工况特性有直接关系;考虑运行约束和动态效率能更准确反映缩空气储能的实际运行状态,可为风储系统的运行决策提供依据。     

海上风电水下压缩空气储能系统运行及变工况分析

水下压缩空气储能是一种能够利用水下静压储存压缩空气的技术,该技术与海上风电相结合,可以大规模储存具有波动性、间歇性的海上风电,从而使电力输出满足用电负荷需求.因此,建立了一个海上风力发电与水下压缩空气储能系统相结合的物理模型.首先,在充-储-释理想运行模式仿真下,确定了在储气压力约束下的系统最优额定工况;然后,为了扩大...     

改进的光热复合压缩空气储能系统设计方案及其仿真分析

在现有光热复合压缩空气储能(ST-CAES)实验系统的基础上,提出了一种ST-CAES的改进设计方案。通过引入回热系统和双脉宽调制(PWM)变流技术,实现了压缩热的回收利用与"柔性"并网。从影响STCAES膨胀发电系统性能的热力学参数、最大效率控制2个方面开展稳态与动态研究,分别建立了稳态热力学模型和膨胀发电机最大效率转速模型。搭建了ST-CAES并网发电系统的动态仿真平台,仿真分析表明,采用压缩空气先由回热系统预热、再经太阳能集热系统加热的技术路线可进一步提升系统的储能效率;采用双PWM变流器接入电网的控制策略,可在满足负荷功率需求的前提下,实现膨胀发电系统最大效率运行。     

大规模压缩空气储能系统发电方式与运行控制分析与构想

压缩空气储能是一种充放电循环次数多、使用寿命长、可大规模储存电能的清洁环保的物理储能技术,适合于电网级大规模应用场合。文中分析了大规模压缩空气储能系统常规定速发电方式特点,提出了基于全控器件励磁的定速恒频同步储能机组控制策略,以获得更强的励磁能力和抑制系统振荡的能力,实现提升储能机组辅助服务能力。为了提高综合能效,提出了基于变速恒频双馈发电机组和变速变频直驱发电机组的大规模压缩空气储能变速发电方案构想,并分析了其典型运行控制策略,该变速发电方案具有提升储能机组控制功能及辅助服务能力的潜力。最后,分析了大规模压缩空气储能发电运行控制面临的挑战。     

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。     

多级回热式压缩空气储能系统效率评估方法

具有出力不确定性和反调峰特性的可再生能源大规模并网给电力系统调度运行带来了新的挑战。压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage,CAES)系统以其调节速率快、选址灵活、使用寿命长等特点为解决可再生能源利用率低这一难题提供了新的解决思路。特别地,回热式压缩空气储能(Regenerative CAES,RCAES)系统因可以有效利用压缩过程释放的热量而备受关注。能量转换效率是RCAES系统的重要性能指标,但当前研究集中在系统热力学过程分析上,对其效率评估研究有限。本文从RCAES系统的电能-机械能-热能转换过程及基准参数出发,提出了一种RCAES系统效率评估方法。通过某典型RCAES系统设计方案,本文对所提方法进行了详细计算说明,验证了其合理性。     

一种基于液态空气储能枢纽站的分布式压缩空气储能系统模型预测控制方法

再电气化是应对环境污染和气候变化的重要发展趋势。终端能源的深度再电气化,如以电代煤,以电代油,交通电气化等,将大幅提高电能在终端能源利用的比例,提高配电网,特别是城市电网的电力负荷水平,为配电网的运行、安全及可靠性带来新的挑战。储能是智能电网的重要组成部分,是提高供电可靠性和安全性的重要措施之一,因此提出一种基于液态空气储能枢纽站(LAES)的分布式压缩空气储能系统(CAES)模型预测控制(MPC)方法。文章建立基于液态空气储能枢纽站的分布式压缩控制储能配置方法;在此基础上,提出以日前运行成本最小和实时运行偏差最小为目标的双层优化MPC控制模型,满足配电网及液态空气-压缩空气储能系统安全运行条件;以改进IEEE 30节点测试系统为例,验证了所提方法的正确性和实用性。     

飞轮储能系统及其运行控制技术研究

设计了用于电力系统的飞轮储能（FES）系统，该系统主要包括储存能量的飞轮、支撑飞轮的轴承、进行机电能量转换的异步电动／发电机和微控制器控制的电能转换系统，研究了FES系统中异步电机动态过程仿真计算问题，提出了VVVF逆变器控制的异步电机动态数值模型，给出了采用四阶龙格库塔方法求解FES系统加速储能过程数值仿真结果，进行了FES系统加速储能试验和与电网步运行控制试验，给出了试验测试结果。     

基于定压供气的压缩空气储能系统研究

为解决压缩空气储能电站中储气装置容积庞大、制约系统经济性的问题,采用定压供气方案,使储气装置的容积缩减至常规方案的49.63%,从而降低投资成本。通过使用Aspen Plus V11软件模拟计算后,系统的电—电转换效率达到62.48%。综合分析结果表明,该系统具有广泛的应用前景,可为清洁能源应用和能源转型提供经济可行的解决方案。     

含压缩空气的微网复合储能系统主动控制策略

提出一种含压缩空气的复合储能系统在交直流混合微网中的主动控制策略。首先,充分考虑工程实践中对于精度与运算速度的要求,采用基于最优裁剪极限学习机与支持向量回归机的组合预测算法实现对分布式电源输出功率的多时间尺度预测,并在此基础上设计复合储能日前调度。其次,运用经验模式分解的方法将复合储能日前调度分解为若干个本征模态分量,建立基于储能循环寿命与荷电状态(SOC)平衡的目标函数,并利用瞬时频率理论将各本征模态分量优化重构,从而得到超级电容、蓄电池和压缩空气储能的目标输出功率。最后,基于某风电场数据所建立的仿真算例表明,本方法能够在综合考虑储能运行成本与SOC平衡的基础上,将储能与分布式电源视为整体,并主动调度其输出功率,从而有效提升微网系统的能量利用率和经济效益。     

压缩空气储能技术及其应用探讨

大规模储能技术是实现电网削峰填谷,解决风电、光伏等波动性新能源消纳的有效手段。首先介绍了压缩空气储能的基本原理,阐述了基于压缩热回馈的非补燃压缩空气储能的技术优势及冷热电三联供的特性,探讨了压缩空气储能的关键技术,分析了国内外压缩空气储能技术的发展及现状;最后针对未来电网和微能源网的发展趋势,探讨了压缩空气储能技术的应用前景。     

基于微型压缩空气储能的混合储能系统建模与实验验证

微型压缩空气储能是一种新型的储能技术,可以与飞轮等组成混合储能系统。文中介绍了基于微型压缩空气储能的混合储能系统的结构及工作原理,根据现有设备的实验结果提出了压缩空气储能原动部分的数学模型,包括压缩空气压力、温度、阀门、透平等环节,并通过拟合的方法进行参数辨识。最后,搭建了混合储能系统的仿真算例,并通过仿真与实验数据的对比验证了模型的适用性和有效性。     

基于压缩空气储能的风电场功率调节及效益分析

风能的间歇性和波动性给风力发电大规模并网应用带来了不利影响,利用储能技术能够很好地解决该问题,然而昂贵的成本一直是制约储能技术应用的瓶颈.文中提出了基于压缩空气储能(CAES)的风电场功率调节系统的额定功率以及容量的设计,在满足风电并网标准的前提下尽可能减小储能装置的规模,并利用仿真加以分析验证.建立了CAES装置效益...     

先进绝热压缩空气储能变工况运行特性建模及风储协同分析

为准确分析压缩机、透平膨胀机、换热器等组件的部分负载特性对先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统变工况运行性能的影响,详细分析了各组件的部分负载热力学特性及AA-CAES变工况特性。提出了包含储气库储气水平与高温储热罐储热水平的双荷电状态(SOC)模型。通过变工况特性曲线簇建立了储气SOC与储热SOC间的耦合关系,进而建立了计及组件部分负载特性的AA-CAES变工况运行模型,并对风储协同系统发电能力评估问题进行分析。仿真表明,AA-CAES变工况运行模式导致的组件部分负载特性对风储协同系统发电能力的影响不容忽视,与不考虑变工况相比,对风力资源丰富地区,变工况运行特性将使风储协同系统容量因子降低达4%以上。     

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...     

基于变效率压气机的AA-CAES变工况性能分析

先进绝热压缩空气储能系统(advanced adiabatic compressed air energy storage system,AA-CAES)是一种清洁、环保的大规模储能技术,能够为可再生能源并网及电网调峰提供新的解决方案。为了深入研究压气机模型对变工况下AA-CAES系统运行性能的影响,本文在传统模型的基础上添加了压气机效率模型。求解系统模型发现:相对于储气室最高压比,换热器效能对储能效率的影响较大,换热器效能每提高0.05,储能效率平均提高2.9%;随着储气室最高压比的上升,储能密度近似呈线性增加;AA-CAES系统在储能阶段,稳定运行的前两级压气机功率保持不变,非稳定运行的第3级压气机功率随储气室压比的升高而逐渐增大,储能阶段结束时第3级压气机耗功最多。     

含压缩空气储能的微网复合储能技术及其成本分析

为提高微网运行稳定性与可再生能源利用率,提出了一种由压缩空气储能、蓄电池与超级电容组成的新型多元复合储能系统。首先,在压缩空气储能系统建模及工作特性分析基础上,设计了基于平滑控制的复合储能系统能量管理策略,并给出了该新结构的全生命周期成本计算方法。然后,通过对并网和离网两种模式的微网运行算例仿真,验证了复合储能系统不仅对微网运行中不同频段功率波动均具有较好的平抑效果,而且可有效提高微网的可调度性。最后,对不同复合储能方案的对比分析表明了新型多元复合储能系统的成本优势与可行性。     

蓄热对超临界空气储能系统性能的影响

超临界空气储能系统是一种新型的储能系统,蓄热技术是提高系统效率的关键技术之一。该文建立了超临界空气储能系统在储能过程、存储过程和释能过程中的热力学模型,重点分析了蓄热对超临界系统性能的影响规律。分析结果表明,在储能过程中,储能效率随着蓄热水流量的上升而下降;在存储过程中,存储效率随存储时间的增加不断降低;在释能过程中,释能效率随蓄热水流量的上升呈现先上升后逐渐下降的趋势。系统效率随着蓄热水流量的增加先升高后降低,当蓄热水无量纲流量为0.75时,系统效率最高,为68.3%。