液态空气驱动的半开半闭循环发动机

由于液态空气的低温和压缩特性,其储存的能量包含冷能、膨胀能。能量的组成和数量与气化压力的大小有关。过去的全开环气动发动机仅仅利用了膨胀能,而忽略了冷能,这导致发动机效率低。液态空气驱动的半开半闭循环发动机,充分利用膨胀能和冷能来提高效率。开环和闭环的权重比是影响发动机效率的一个重要因素。     

基于压缩空气储能的小规模风力发电新技术

从随机动能机械转换利用的角度,提出了一种基于压缩空气储能的小规模利用风力发电新技术.通过对现有风能利用途径改进,增加一个储能环节,采用压缩空气作为储能介质,通过对现有空气压缩装置的优化设计和改进,将捕获到的风能尽可能高效率地转换为压缩空气内能.然后根据压缩空气固有特性,采用压缩空气降压时气体膨胀做功或压差直接发电.在理论上,这种新技术能扩大风能的利用范围,提高其能量转换效率,降低风能开发和转化的成本.     

基于Aspen Plus的LNG冷能利用及压缩空气储能耦合系统研究

将LNG利用工业余热的发电系统与超临界压缩空气储能系统有机结合,从工程实际出发,根据热力学原理,构建了基于Aspen Plus的LNG冷能发电及压缩空气储能耦合系统模型,探讨了系统压力、温度和涡轮压比等关键参数对系统功率的影响,并从热力学角度对数值结果进行了机理阐释。结果表明,LNG低温火用得到了充分回收利用,实现了LNG冷能"温度对口、梯级利用";随着系统运行压力增大、膨胀级数增加及回热温度提高,净功率呈现了拐点现象。     

气动应变能蓄能器充放气动态特性仿真与实验分析

气动应变能蓄能器是一种能量储存与供给装置,充气膨胀时以拉伸橡胶材料的应变能和压缩空气能的形式储存能量。影响储能的因素主要是橡胶材料的应变和装置内气体的压力。基于有限元分析软件,采用流固耦合方法模拟橡胶气囊充放气过程,获得不同充气流量、橡胶气囊壁厚、刚性护罩内径下橡胶气囊的膨胀压力、膨胀体积和储能特性。最后,基于所搭建的应变能蓄能器充放气试验台,进行了不同工况下蓄能器的压力和能量性能测试。结果表明,该蓄能器特性仿真分析方法是有效和正确的,为指导气动应变能蓄能器定量设计奠定了良好的基础。     

压缩空气储能系统节流效应研究

为解决压缩空气储能系统在释能过程中的变工况问题,本文提出了在储气库出口设置节流稳压阀装置,确保空气膨胀机在设计工况下高效工作,针对改进后的新储能系统,建立了节流过程的热力学模型,真实空气的物性对稳压节流阀效应的影响规律,重点研究了节流稳压阀对系统能量转换效率的影响规律。研究结果表明,压缩空气储能系统中加入节流稳压阀能够解决其工况问题,会带来附加的不可逆损失,但能够提高空气透平膨胀机的效率,对原有系统的能量转换效率影响很小。研究结果对压缩空气储能系统工程应用具有一定的指导意义。     

LNG冷能回收模拟试验台设计与开发

针对液化天然气发动机所特有的冷能进行回收利用,可以提高发动机的热效率,为了能够对其能量回收系统进行模拟开发了一冷能回收模拟试验台.通过分别设计测量显示系统、温差发电器、冷却模拟系统和LNG气化模拟系统,实现了能量的回收,然后基于该实验台进行了试验研究,研究结果显示,由于温差发电器尺寸较小使得冷端和热端温差不会太大;通过...     

基于气-液相变的等压压缩空气储能方法研究

风能和太阳能等可再生能源具有间歇性和不稳定性的特点,不能大规模接入电网。压缩空气储能作为大规模储能技术可以调节电网负荷,削峰填谷,解决上述问题。目前压缩空气储能系统的压缩空气都是在体积恒定的容器中储存,压缩空气在释放时经过减压阀节流减压至预定的较低压力,浪费了大量的有用能,导致系统效率低,压缩空气利用率低。等压压缩空气储能通过保持压缩空气在储存和释放时压力的恒定,解决系统效率低的问题。基于质量守恒和能量守恒定律,建立压缩空气的热力学模型,采用基于气-液相变的等压方法,系统效率提高了12.18%。     

基于无油螺杆膨胀机的LNG冷能发电系统的试验验证

液化天然气中蕴含着大量的冷能,采用低温朗肯循环法对冷能进行回收,是LNG冷能发电工艺研究的趋势。对低温朗肯循环法LNG冷能回收发电系统的过程进行了理论分析,分析结果表明:冷凝器的损失最大,其占整个系统损失的比例为85.57%。这是因为冷源LNG的温度非常低,可用的冷量非常大,冷凝器设计的换热面积偏小,LNG在冷凝器中没有进行充分的换热,最后仍然以很低的温度流出冷凝器,其大量的冷量没有得到充分利用,导致了严重的损失,因此,建议后续研究采用多级分段回收利用,提高冷回收率。在此基础上,还开展了基于无油螺杆膨胀驱动机的LNG冷能发电系统的试验研究,试验结果表明:利用LNG通过动力循环气化带动无油螺杆膨胀机做功发电,系统简单,可靠性高,热力性能稳定,变工况适应能力强,是一种值得推广的应用方式。     

基于无量纲化思想的柔性恒压储气装置优化设计

针对柔性恒压储气装置储能特性与材料变形、结构尺度之间的复杂相关性,提出一种无量纲化的结构改进设计方法,以描述储气装置的压力及能量变化规律。从橡胶的本构模型着手,利用有限元仿真思想研究应变能转换机制,分析结构参数与储能特性之间的关系。搭建储气装置充放气试验台,针对不同结构参数及压力工况,进行储气装置的能量变化规律验证。采用仿真及实验相结合的方式,研究尺度变化对能量特性的影响规律。为优化储气装置结构以及应用方面的研究奠定了理论基础。     

微小型压缩空气储能系统研究

风能、太阳能等可再生能源的非稳定输出特性对电网系统的安全运行影响很大。储能系统不仅可以调节电网负荷提高供电品质,而且可以作为应急电源。本文对不同储能方式进行了分析,研究了储存压力和流量等运行参数对微小型压缩空气储能系统输出功率与运行效率的影响,提出了风电单元配置微小型压缩空气储能系统的调控方案和需解决的关键技术,对储能系统发展和提高电网安全运行有参考意义。     

恒压式气动储气装置设计与仿真分析

为提高气动系统能效,提出了一种恒压式气动储气装置,取代传统定容式储气罐。首先,对恒压式气动储气装置的结构原理进行设计说明;然后,在AMESim中对一个典型气动回路进行建模仿真,对比在回路中使用传统定容式储气罐和恒压式储气装置的不同系统工作特性。结果表明:所设计的恒压式储气装置能够实现良好的稳压特性,同时表现出了显著的节能效果。     

气动高压激励的阵列式盘型压电俘能器

提出了利用气动高压激励的阵列式盘型压电俘能器实现气体能量的转化,以满足低功耗传感器的自供能需求。通过压电单晶片将气缸内部高压气体能量转化为电能,设计了阵列式盘型压电俘能器的样机结构;结合气缸的正常工作状态,分析了压电阵列的工作原理并进行了相应的实验。理论分析显示:盘型压电阵列具有较高的电荷量与良好的电容性,适合对具有交变载荷的高压气体能量进行收集。采用外径为12 mm、厚度为0.2 mm的压电单晶片及缸径为63mm、行程为150mm的气缸制作了实验样机,利用气动组件模拟气体环境搭建了测试系统。分别调节压力、周期、流量等参数进行了实验测试。结果表明:在交变的气动高压激励下,阵列式盘型压电俘能器可较好地收集交变高压气体载荷能量,其最佳匹配电阻为600kΩ,最大的瞬时功率为1 052μW,输出功率可满足低功耗传感器的能量需求。     

压缩空气储能系统的工作特性研究

基于典型压缩空气储能系统工作原理,运用热力学理论建立了压缩过程、储气系统和膨胀发电过程的理论分析模型。采用储能效率和储能密度作为评价指标,揭示了压缩空气储能系统在等温、绝热和多级多变工作过程下的工作特性,分析比较了恒压和恒容储气方式对有效能、储气罐容积等系统性能的影响规律。结果表明增大储气压力以及采用多级压缩和多级膨胀过程可提高储能系统的效率和储能密度。采用恒压式储气罐可减小储气容积。分析模型和研究结果可为设计高效的压缩空气储能系统循环形式提供基础。     

两级膨胀器性能仿真

针对单级膨胀器的效率低下等缺陷,提出两级膨胀器的结构形式,并对其进行热力学和动力学分析,建立了数学模型。根据两级系统模型进行计算机仿真,结果表明:两级膨胀器在进气高压的工况下,高压气体膨胀更加充分,并符合膨胀器高扭矩、低转速的性能要求。此外,还选取若干个控制参数,研究其对气动效率和气动功率的影响。在相同的设计时速下,不同的进气行程比和传动比相匹配,系统的气动效率基本相同,且低负载率有利于提高系统效率;第二缸尺寸对系统气动效率影响不大,但对功率具有较大影响,需要选择适宜的尺寸。     

小型风力-压缩空气储能系统研究概述

小型压缩空气储能系统是分布式能源系统的重要组成部分，是弥补新能源发电系统波动性和随机性的一种有效方法。通过查找国内外相关文献，对小型压缩空气储能系统的关键部件进行综述，得到小型压缩空气储能技术和释能技术的发展方向。基于当前研究现状，得出结论：首先为了提高系统效率要解决耦合后功率不匹配问题，其次为满足风力发电机组空间受限的特点应对压缩空气进行一体化设计，最后对压缩空气关键技术进行总结，并给出了有待解决问题的研究方案。     

振荡扑翼波浪能发电装置系统建模与仿真

为了实现波浪能的采集与高效转换,提出一种振荡扑翼波浪能发电装置,通过采集机构、液压转换系统和电能变换及储能系统将随机波浪能转换为稳定的电能。基于扑翼与波浪耦合受力分析,设计波浪能采集机构方案;为了能量高效转换和保证液压系统稳定性,创成一种含多腔液压缸的液压转换系统;根据储能单元的额定电能需求,进行电能变换及储能系统方案设计与元件参数计算;基于多能域键合图理论和AMESim仿真软件,建立包括机-液-电的整体虚拟样机仿真模型;搭建仿振荡扑翼波浪能发电装置试验平台,模拟规则波浪进行试验,验证系统的有效性。研究结果表明,在三级海况和四级海况下振荡扑翼波浪能发电装置发电效率分别可以达到61.5%和66.2%,能够有效采集波浪能,实现电能的稳定输出并储存到蓄电池中。试验结果证明了振荡扑翼波浪能发电装置工作原理和参数设计的合理性。研究结果为波浪能发电装置的设计与开发提供了理论基础与参考。     

基于计算机数据采集的低温阀门性能测试装置

介绍一种基于计算机数据采集的低温阀门性能测试装置,该装置具有对试验数据集中储存、显示和打印功能,并可实现对液氮罐自增压系统的自动控制,可提高试验的工作效率、操作及时性、准确性和安全性。指出将计算机技术和光电技术等应用于试验装置上是今后的发展方向。