两级填充床式压缩空气储能系统充放电行为研究

基于两级填充床式压缩空气储能系统运行原理,建立了压缩机、透平、填充床蓄热器及储气洞穴的非稳态分析模型,对两级填充床式压缩空气储能系统充放电行为进行了模拟,分析了系统在给定充电功率下的整体热力学性能和各部件的运行特性。结果表明：相比于完整充放电循环,在给定的充电功率下系统的充放电效率仅为54.33%,下降了约8.07%;受到储能功率的影响,压缩机的效率变化范围较大,仅有77.13%的电能转化为压缩空气的内能,而高/低压透平因为进口处空气温度逐渐降低而偏离设计工况导致效率下降;压缩机和透平的火用损之和占总火用损的81.51%。     

凝汽式汽轮机末级的变工况特性

通过对两种凝汽式机组的末级在３种不同运行方式的热力核算，得出某些热力参数的变化规律，从中归纳出凝汽轮机末级的变工况特性。     

超临界压缩空气储能系统蓄冷换热器优化设计

蓄冷换热器是超临界压缩空气储能系统的一个重要组成部分.为探究蓄冷换热器中设计尺寸参数对蓄冷装置加工和蓄冷性能的影响,以固体氯化钠颗粒作为蓄冷材料设计了一种超临界压缩空气填充床式蓄冷换热器.根据系统的要求参数和压力容器尺寸的约束方程,以罐体质量和加工成本最小、冷量损失最小和蓄冷效率最高为原则对10 MW蓄冷换热器的整体尺...     

压缩空气储能系统储气装置研究现状与发展趋势

压缩空气储能被认为是最具发展潜力的大规模物理储能技术,储气装置作为压缩空气储能系统的关键环节,对系统高效、稳定和安全运行具有重要影响.近些年来,随着压缩空气储能技术的快速发展,储气装置的研究备受人们关注.储气装置的特点主要取决于其材料属性,因此本文根据材料不同对储气装置进行分类,并着重论述了天然地下洞穴储气、人造洞室储...     

填充床熔盐蓄热器的动态温度与应力特性北大核心CSCD

建立了填充床熔盐蓄热器的热-力耦合数值模型,基于此模型,研究了多次蓄-放热循环下罐体壁面温度与应力的动态变化特性,并探讨了蓄热罐体产生高温蠕变与塑性屈服的失效区域。结果表明:单次蓄-放热循环中,①壁面温度呈4个阶段的变化趋势,即蓄热时的急剧温升与稳定阶段,放热时的缓慢温降与急剧下降阶段,且大部分罐壁均会产生蠕变现象;②筒节1~5的壁面处于低应力水平的弹性状态,壁板底端存在应力集中导致的塑性屈服现象,且峰值应力在蓄热时呈逐渐上升、放热时逐渐下降的变化趋势;多次蓄-放热循环中,①罐壁最高温度在631~836 K之间呈周期性变化,随着循环次数的增加,处于弹性状态的壁面在低应力与蠕变的作用下损伤累积,增加了蓄热器失效的风险;②内壁面峰值应力在275~423 MPa之间呈周期性变化,使得蓄热罐体可能会产生高应力(大于屈服强度)引起的低周疲劳断裂失效现象。本研究可为开展填充床蓄热器的动态应力疲劳寿命评估提供有效参考方法。     

等温压缩空气储能系统液气传热特性研究

等温压缩空气储能（I CAES）无需补燃、能源利用率高且碳排放低,在大规模储能领域具有重要应用前景。在建立喷雾的I CAES系统的液气传热模型基础上,通过数值方法分析了喷雾流量对I CAES液气传热特性的影响规律。结果表明：采用喷雾方法能够有效抑制压缩和膨胀过程的温度变化、强化液气传热并实现理想I CAES过程;增大喷雾流量能够降低压缩功耗、提高膨胀做功并降低停机储气过程压损,可提高系统指示效率和储能效率。     

一种新型压缩空气储能系统的理论分析

根据中国西部干旱、缺水、高风沙和限制使用天然气的地区特点,提出了一种压缩空气储能的技术方案,并对其储能过程和发电过程进行了热力学分析,重点分析了压缩过程指数、最高储气压力和透平进气温度对系统能量转换效率的影响规律。研究结果表明:(1)系统电耗随多变指数的升高基本保持不变,能量效率都随多变指数的升高而增加,而热耗随多变指数的升高而大幅减小。(2)系统电耗和热耗都随压缩空气储能系统高压储气室内压力的变大而增加,而系统的能量效率随压缩空气储能系统高压储气室内压力变大而减小。(3)系统电耗和热耗都随高压气体透平进气温度的升高而下降,而系统的能量效率随高压气体透平进气温度的升高而升高。该研究对在中国开展和大规模推广应用压缩空气储能技术具有一定的参考价值。     

绝热压缩空气储能电站储热定压系统研究

对绝热压缩空气储能电站中储热定压系统的几种方式进行对比分析、计算,剖析各定压系统的优缺点,结合工程实际应用,推荐适合的定压系统,为后续绝热压缩空气储能电站的定压设计提供指导和参考。     

压缩空气储能系统分析及多目标优化

为解决压缩空气储能系统热力学性能与经济学性能相互制约的问题,本文同时考虑热力学性能与经济学性能对系统进行优化.首先建立了系统的热力学模型和经济学模型,研究了关键节点参数对系统性能的影响规律,在此基础上以热力学评价指标能量效率和经济性评价指标单位能量成本为目标函数对系统进行多目标优化.研究结果表明:增大膨胀比、提高透平入口温度能够提高系统效率、降低发电成本;系统最佳运行工况条件下,能量效率可达55.12％,单位能量成本为396.60$/kW.     

太阳辐射填料床储热特性研究

针对给定太阳日辐射曲线,研究集成蓄热单元的太阳光热系统的整体能量的动态转化特性及关键参数影响规律。结果表明：填料床总储热量与传热流体进口流速呈非线性变化,当传热流体进口流速 u_f =0.006 m/s时,填料床总储热量最大;在给定填料总容量和u_f =0.006 m/s的条件下,填料床高径比为5的填料床具有更高的储热能力;在该计算条件下,u_f =0.006 m/s、填料床高径比为5及填料量相对值为1时,太阳光热能实现最大程度上的转化和储存。     

相变储能堆积床传热特性的研究

基于多孔介质传热理论,建立了储能堆积床的传热模型.在此基础上分析了换热流体流量、温度、单元尺寸、相变材料导热系数和孔隙率等参数对堆积床传热特性的影响.研究表明,提高相变材料的导热系数,增大换热流体温差或减小单元尺寸对堆积床传热速率有明显提高,而提高换热流体流量,增大对流换热系数对传热速率的影响不明显.因而强化相变材料侧的传热过程是提高堆积床传热速率的有效途径.     

球形单元储热装置蓄热特性的分析与优化

为提高太阳能利用率,设计一套相变蓄热装置,研究球形相变单元蓄热影响因素,保持相变材料（PCM）总质量维持在较小浮动范围内,对比不同直径、孔隙率、层间距,探究整个装置的蓄热性能。实验与模拟结果表明：同等条件下,相变球直径越小,蓄热时间越短。而考虑到加工制造难度及成本,直径为46或50 mm的蓄热球是最优选择;孔隙率、入口温度和入口流量对整体蓄热时间影响较大;相反,改变蓄热球层间距对蓄热时间的影响较小。     

跨季节蓄热地源热泵地下蓄热特性的理论研究

研究了跨季节蓄热地源热泵系统(GCHPSS)土壤蓄热体温度场的变化规律,编写VB程序对地下埋管土壤蓄热进行了模拟计算.结果表明:当单U型竖直埋管蓄热时,土壤日蓄热量、热作用半径和平均蓄热率在初始阶段急剧变化,然后缓慢减小并最后趋于稳定,蓄热量也趋于平衡.当管群蓄热时,蓄热系统运行1个循环周期(1a)后,土壤的温度场基本上可以恢复平衡,恢复后较蓄热开始时升高0.5～1.0℃.通过对不同地区3种典型土壤的蓄热进行比较,得出粘土是一种性能良好的长期储能介质.同时,地下埋管土壤蓄热特性的实验研究为GCHPSS系统的推广应用提供设计依据.     

螺旋盘管式相变储热单元储热性能

以石蜡作为相变材料,制作了内通流体螺旋盘管结构的相变储热单元。在对储热单元储热过程进行传热分析的基础上,利用实验手段对储热单元在不同工况下的储热性能进行了研究。通过对其储热过程中相变材料相变过程的分析,提出储热器设计的优化方案。利用实验数据得到其准则关联式,为其在工程中的应用提供了依据。     

相变储热预热式热泵热水器系统性能研究

对集储热、预热与放热于一体的相变储热预热式热泵热水器系统的工作性能进行了研究,并对储、放热过程中相变材料、制冷介质的温度变化及压缩机的功耗情况进行了分析,该储热式热泵热水器系统采用分段加热,利用储能材料对水的预热作用,减小水与系统工作介质之间的换热温差,降低压缩机的功率消耗,使系统COP提高,若储热阶段结合谷电的应用,系统节能效果将更加显著,该试验研究为此类热泵热水器的理论模拟及性能优化奠定了基础.     

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...     

工业余热跨季节储热系统优化及经济性分析

以工业余热跨季节储热用于区域供热系统为研究对象,在一个已有的1 MW工业余热系统的基础上,搭建工业余热跨季节储热系统设计方案,通过系统模拟对系统储热、取热过程进行分析。分析结果表明:工业余热跨季节储热适合长周期、大规模蓄热;储热体体积和循环流量应根据系统热源和取热装置特性进行合理匹配,在合理匹配范围内可参考系统经济性确定系统最优配置。最后,通过费用年值法分析优化后的系统经济性,分析表明工业余热跨季节储热用于区域供热成本仅略高于燃煤供热,相比燃气供热具有非常可观的经济性。     

圆柱形相变蓄热器蓄/放热性能实验研究

设计并搭建了以太阳能为热源的圆柱形蓄热器实验台,将封装了相变材料(PCM)的蓄热球体放置在蓄热器中,测量蓄热器进出口和蓄热器内第一～七层的热媒(HTF)温度,对所测温度和流最进行数据采集.分析HTF的进口温度和流量变化对蓄热器热性能的影响.结果表明,随着HTF的进口温度的提高,完成蓄热所需的时间不断减少,蓄热效率得到提高,流速的增加对蓄热的影响不大.初步掌握热媒的流动特性对相变蓄热装置蓄放热过程的影响,为蓄热器的工程应用设计、评价提供参考依据.     

光煤互补发电系统的锅炉变工况性能研究

通过对光煤互补发电机组的集热子系统、汽轮机子系统和锅炉子系统进行建模,研究在多种典型集成方式下,太阳能热输入对锅炉变工况特性及机组热经济性的影响.结果表明,当太阳能热集成于锅炉再热器之前,太阳能热输入将导致锅炉再热温度下降,影响锅炉安全性与机组热经济性;而若将太阳能热集成于锅炉再热器之后,太阳能热输入不影响主蒸汽和再热...