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...     

机械耦合式压缩空气储能风电系统涡旋机切入控制

针对风能波动性和间歇性问题,提出了机械耦合式压缩空气储能风电系统。综合考虑过/欠压缩和摩擦对涡旋机性能影响,建立了涡旋机负载转矩平均模型,藉此构建了混合风电系统动态模型。鉴于模式切换极易导致机械冲击和风机工作点偏移等问题,采用Lyapunov理论给出涡旋机切入稳定判定条件;提出了基于涡旋机负载转矩补偿的发电机转矩协调控制策略;设计了风机转速跟踪和发电机转矩前馈补偿相结合的压缩储能优化控制器。基于1 kW风机试验平台验证了控制策略的有效性,风机转矩稳定,转速波动仅为25 r/min;而采用直接切入控制风机工作点偏移达100 r/min,转矩突变2.2 N·m。     

风电容量充裕性成本分析模型和方法研究

风电容量可信度低,大规模风电并网将大幅增加电力系统的容量充裕性成本是电力规划和运行中需要重点考虑的一个问题。对风电并网对系统容量充裕性影响机理进行深入分析,提出了风电容量充裕性成本的分析模型和方法,建立了基于有效负荷承载能力算法（ELCC）的风电容量可信度计算模型和基于容量可信度的充裕性成本计算模型。案例研究表明,随着接入风电规模的增加,该省级电网的风电容量可信度随之下降,而风电引起的容量充裕性成本逐步上升。当风电发电量占用电量比量达到10%时,对应的容量充裕性成本已高达0.06元/（kW·h）。     

风-光-水多能互补发电系统(火用)分析模型

将?的概念引入风、光、水等多种异质能源资源的同质化表征,采用?分析方法建立有效的风力发电、光伏发电和水力发电系统的?分析模型。基于?分析模型,计算各发电系统的输入?值和输出?值,同时,建立风-光-水多能互补发电系统(MEGPS)总?效率、可持续性指数和单位?损失比等能效分析指标,对风-光-水MEGPS进行能效分析。通过算例分析,验证了所提?分析模型的正确性和能效指标的适用性。所提出的方法为提高MEGPS利用效率提供了科学依据。     

分布式风电-电池储能系统可用性分析

以内蒙古某一实际分布式风电-电池储能系统的设计和运行效果为基础,对影响其可用性的关键因素进行了分析。结果显示:能量管理系统的设计需要考虑功率补偿控制以抵消储能系统内部功率损耗;功率转换系统(power conversion system,PCS)的响应时间对系统性能具有重要影响,控制算法的功率指令周期需与PCS响应时间匹配;储能系统的结构和布局也对储能系统的环境适应性有着重要影响。风电-电池储能系统可用性对其实际推广应用具有重要影响,该文对影响风电-电池储能系统应用过程中出现的问题提出了相应的解决方法,为风储系统的推广与应用提供参考。     

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...     

压缩空气储能系统动态特性及其调节系统

压缩空气储能技术(compressed air energy storage,CAES)因其环境污染小、储能规模大、投资成本低等优势受到广泛关注,并向着高参数、大储能容量方向发展。然而,由于我国研究起步晚,大型CAES技术至今尚未投入商业化运行,对CAES动态特性缺乏深入认识,严重阻碍了系统设计与调控技术的发展,限制了CAES的发展及普及。基于模块化建模思想及APROS平台,建立了先进压缩空气储能系统(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)的动态数学模型。分析该系统储能、释能阶段的动态特性;建立了并网调速系统控制模型,通过典型扰动下的响应分析,获得优化的控制策略。所建模型及研究结果为CAES动态特性的深入认识、系统设计和调控提供了有效的分析工具和数据参考,对推进AA-CAES的应用和普及具有实际意义。     

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。     

考虑先进绝热压缩空气储能的风力发电系统成本/供电可靠性评估

风电的随机性会使得电力系统受到影响,先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)技术具有大容量、低成本、高效率的特性,可作为平衡风力发电随机性的储能系统。为此,首先,考虑风力发电的随机性与AA-CAES电站的运行特性,构建AA-CAES电站运行与风力发电系统发电功率模型,采用蒙特卡洛仿真法对风力发电机的运行情况进行仿真;然后,将用户作为市场元素,计算可中断供电负荷的赔偿费用,并以系统综合成本与断电赔偿费用之和的总费用最小为目标,采用动态规划法优化AA-CAES电站的压缩/膨胀功率,建立含AACAES的风力发电系统的成本/可靠性评估模型;最后,通过仿真验证所提规划方法并分析AA-CAES电站容量对系统经济性及供电可靠性产生的影响。结果表明,当系统容量规模增加时,存在一个最优容量配置使得系统的总费用最低。     

蓄热式压缩空气储能系统变工况特性

接入可再生能源和电网负荷波动、环境条件改变及系统自身特性等因素使压缩空气储能(compressedairenergy storage,CAES)系统长期处于变工况运行状态。对目前先进的蓄热式压缩空气储能(CAESwiththermalstorage,TS-CAES)系统进行变工况特性研究,建立完善的部件及系统整体变工况模型,并为充分分析其变工况过程,将系统分为压缩段、膨胀段和系统整体3个层面,且采用多种(火用)效率评价压缩段和膨胀段。揭示了质量流量、功率、(火用)效率、热水温度、排水温度、各级压比/膨胀比、换热器温差/压损等关键参数在储能/释能过程中的变化规律。发现滑压较定压运行系统效率提高了2.08个百分点。     

回热式压缩空气储能系统改造与分析

为降低储热介质成本,基于以矿物油储热的绝热压缩空气储能系统（A-CAES）,增设供热压缩机以降低储热温度,进而提出以水为储热介质的新型热电冷联产的压缩空气储能系统。建立改造后的系统模型,采用热力学方法对设计工况下两系统进行了计算,比较了供热压比（2.4~3.8）与换热器效能（0.6~0.9）变化时热电冷联产系统的性能参数。结果表明,热电冷联产系统的储热温度大幅降低,实现了储热介质的改变;与原系统相比,热电冷联产系统电耗率基本不变,热效率、效率分别提高约14%、2.6%;供热压比变化对系统性能及设备损影响较小,换热器效能变化对系统效率、损有显著影响。     

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。     

压缩空气储能发电回热系统的模糊控制研究

本文介绍了国家电网安徽省芜湖市高新区500k W非补燃式压缩空气储能发电示范项目的组成,对回热系统的关键设备——换热器,进行建模分析。在换热器的控制中引入模糊控制,并运用Matlab模糊逻辑工具箱对模糊推理系统进行设计。运用Simulink设计模糊PID控制器,并进行仿真,得出引入模糊控制后系统的阶跃响应曲线。结果表明模糊PID控制与传统PID控制相比,超调更小,精度更高,稳定速度更快,可以达到预期的恒温输出,可以有效提高换热率,减少能量损失。     

考虑风电消纳的风电-电储能-蓄热式电锅炉联合系统能量优化

为解耦传统的"以热定电"约束,提高风电消纳能力,针对一种风电-电储能-蓄热式电锅炉的联合系统,充分地考虑了电储能装置对功率和能量的时间迁移能力以及电、热系统互补的物理特性。分别研究火电机组、热电联产机组、电储能系统和蓄热式电锅炉的数学模型,引入弃风成本参数,建立以实现最低运行成本为目标的综合调度方法。结合能量平衡约束、常规机组运行约束、电储能约束以及蓄热式电锅炉运行约束,通过粒子群算法实现能量调度最优解的求取。搭建了基于Matlab/Simulink的仿真实验模型,对系统在传统的热电联产、热电机组融合蓄热式电锅炉和风电-电储能-蓄热式电锅炉联合运行3种不同调度方式下对风电消纳效果进行对比,验证了能量优化方法的有效性。     

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。     

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。     

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。     

新型变压比压缩空气储能系统及其运行方式

为了提高压缩空气储能(CAES)系统的效率,提出了新型变压比压缩空气储能系统。该系统基于定容储气装置及传统定压比压缩方式的特性,通过阀门调节来改变储能过程中压缩级组的串并联运行方式实现。通过分析不同压缩级数下可行的变压比运行方式,建立变压比压缩空气储能系统的仿真模型,从仿真得出的变压比储能系统的储能时间、压缩功耗和系统的充放电效率等方面,与传统的定压比压缩空气储能系统进行比较。结果表明,变压比压缩空气储能系统不仅减少了储能过程中压缩机组的功耗、缩短了储能时间,而且提高了整个系统的充放电效率。