LNG冷能发电与供冷复合利用协调控制设计

基于LNG冷能发电与供冷复合利用的系统,分析LNG冷能发电与供冷系统的特性。此系统具有大惯性延迟和耦合性,为使LNG气化后的天然气达到用气用户要求,最大程度地利用LNG气化过程释放的冷能,提出采用将LNG冷能发电与供冷看做一个整体来控制,设计协调控制系统,系统中各个子系统的协调由上层控制完成,保证了控制过程快速、准确,使系统满足运行要求。     

热空气注入式液氮能量转换装置效率分析

液化空气储能是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气成液态,在电网负荷高峰期释放液化空气气化推动汽轮机发电的储能方式。由于液态空气的低温特性和压缩特性,其储存的能量包含冷能和膨胀能两部分能量。能量的组成和数量与气化压力p0有关。过去的液空能量转换装置仅仅利用了膨胀能,而忽略了冷能,这导致了其效率低下。热空气注入式能量转换装置提出了通过回收低温冷能提高发动机的效率。理论效率可以通过提高工作压力来提高。最后提出了寻求一个有效的方法同时利用膨胀能和冷能来提高液态空气储能系统的效率为未来液态空气储能研究的趋势。     

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。     

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。     

压缩空气储能发电频率特性分析

当前阶段,我国主要的电力来源是煤、石油和天然气这三种广泛使用的传统能源。未来,我国火电发电的量将在很长一段时间内保持下降的趋势,将会难以满足调峰以及调频的需求,因此,储能是解决电力供需平衡的有效手段。压缩空气储能是一种容量较大的储能技术,在压缩空气储能技术的背景下,研究了一种将液体作为驱动介质,利用高压压缩空气进行发电的方法。在系统中建立了压缩空气的热力学模型、液压马达的数学模型以及同步发电机的数学模型,并将这些模型在Simulink中进行仿真搭建,分析了储气罐压力和马达排量对于系统中马达转速的影响,并对这些参数进行设计选取,针对马达转速波动过大无法并网发电的问题,采取传统PID的方法来减小马达的转速波动,稳定系统的输出,保证发电机的平稳运行。     

基于PLC的绝热压缩空气储能系统控制策略研究

为了提高风能利用率,以及压缩空气储能系统自动化水平。以先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统中储气室内温度和压力为控制对象,利用西门子公司的S7-200系列PLC设计了一种以PLC为核心的控制系统。根据系统控制要求,绘制PLC硬件接线图,通过控制气动元件来维持储气室内温度和压力恒定。通过分析各个部分的功能及系统工作流程,利用STEP7-Micro/WIN编写PLC程序,最后验证了所设计控制策略的可行性,希望为提高风电压缩储能技术自动化水平提供参考与借鉴。     

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。     

一种环保高效的LNG动力船冷热电联产装置

以LNG动力船舶为研究对象,利用热电联供技术,针对船舶在海洋航行的不利条件,为满足船舶冷、热、电的不同需求,设计出一种LNG动力船冷能梯级利用装置,并介绍了其工作原理及主要组成零部件。装置由LNG气化系统、冷能、冷量回收系统和烟气余热回收及生产系统三部分组成,实现冷能、热能梯级利用,夏季、冬季都可以同时提供冷、热、电。整套装置设计合理、工作可靠、资源利用率高,可以大幅减少对大气的污染。     

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.     

LNG汽化过程中冷量回收的研究及优化

普通LNG汽化工艺流程中LNG直接通入汽化器汽化造成极大浪费,且低温环境会减少设备的使用寿命。据此设计了一种吸收LNG汽化过程中浪费的冷能的回收装置,通过两级冷媒的吸收转换将LNG的冷量运用于水冷式风机盘管。并对系统进行模拟计算,分析LNG的进口压力、出口温度对效率的影响。     

300 MW级压缩空气储能电站站用电负荷分类及供电方案研究

通过分析300 MW级压缩空气储能电站的主系统配置情况,分析了压缩空气系统、储换热系统和膨胀发电系统配套辅机站用电的设置和负荷分类,研究了在事故紧急停机时辅机的保安电源需求,提出了适用于300 MW级压缩空气储能电站的辅机站用电供电方案,可为以后的工程站用电系统设计提供参考。     

LNG蓄能换热器的优化设计与试验分析

液化天然气(LNG)只有在汽化后才能被充分利用,在汽化过程中会释放大量的冷能,本文设计了一种具有蓄能腔的蓄能换热器来利用这些冷能,利用ICEPAK仿真软件对其进行热仿真分析,探究其换热及蓄能性能。同时,本文优化设计了工艺流程,使质量流量为30 kg/h的LNG能够满足3 k W的空调连续工作1.5 h,由此,蓄能换热器将LNG冷能的储存和转换集中在同一个设备内,提高了冷能利用率。     

压缩空气储能系统用多级离心压缩机进口导叶调节策略研究

压缩空气储能系统在储能过程中,储气装置内部压力不断升高,这要求压缩机在较大压比范围内工作。高效变工况是压缩空气储能系统中压缩机的核心要求,为实现这个设计目标需要采取合适的调节方式及其调节策略。可调进口导叶结构简单,可在工作过程中运行,并可利用伺服装置实现自动化,是目前压缩空气储能系统中压缩机最适合的调节方法之一。本文以压缩空气储能系统中某4级离心压缩机为研究对象,建立了一种适用于多级离心压缩机变工况调节的性能预测方法,采用数值模拟得出单级离心压缩机性能曲线,并编写级性能叠加程序获得整机性能曲线。利用最小二乘法将多级离心压缩机性能数据拟合为多项式函数,采用遗传算法建立了以等熵效率为优化目标,进口导叶开度为优化变量,整机出口压力或者流量为约束条件的可调进口导叶调节策略程序。     

光储联合发电控制策略研究

讨论并提出电池储能在并网光伏发电系统中的应用模式,基于DIgSILENT仿真平台,建立光伏发电及电池储能系统模型,仿真分析不同应用模式下光伏—储能联合发电系统的运行特性。结果表明:电池储能系统能够有效平抑并网光伏系统的出力波动,有利于减轻光伏发电功率波动对电网的冲击。     

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。     

光储微网系统孤岛运行控制策略研究

受光照、温度等自然条件影响,光伏发电输出功率具有较大的波动性。利用储能系统功率快速充放的特点,可以实现光储系统输出功率稳定。现对光伏电池及其变流装置进行建模分析,对不同储能电池及其PCS控制方法进行建模分析,并结合实际示范工程运行参数,建立了光储微网系统仿真模型,最终提出了适用于光储微网系统孤岛运行的控制策略。通过仿真分析,验证了所提出的控制策略可以维持光储微网功率平衡,保持系统稳定运行。该研究成果为示范工程进一步开展相关研究工作提供了理论指导。     

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。     

用于压缩空气储能的微米级水雾冷却等温压缩实验研究

压缩空气储能(CAES)是一种大规模储能技术,可以用于调节城市电力供需,缓解用电高峰电力短缺,减少电网容量建设。目前,储能技术逐渐开始应用于城市,当电价下降时,采用电池储存电力,价格上升时,释放电力,利用峰谷电价差实现盈利。与电池相比,CAES容量大(100 MWh,电池小于10 MWh)、环保(无重金属污染),使用寿命长。但由于储能效率过低,通过电价差盈利空间小,投资回收期长是限制其商业应用的重要因素之一。目前,多数压缩空气储能系统都基于绝热压缩,大约有一半的电力被转化成了热量并耗散。由于压缩时空气的温度上升,导致压缩功增加,并转化得到更多的热。许多研究聚焦在增强压缩空气的散热来达到等温压缩。本研究提出将微米级(10~100 μm)水雾喷入压缩空气与之混合,吸收压缩热,降低压缩空气温度,以实现等温。通过实验对压缩空气压力,体积和温度的变化特性进行了分析。对于总体积为0.94 L的压缩腔,当压缩比为2时,水雾冷却后,压缩功从177.9 J/循环(绝热)下降到121.2 J/循环,且效率达到88.7%(绝热61.6%)。     

压缩空气中水分的来源、危害与对策

压缩空气中的水分主要来源于空压机工作时从进气口吸入的大气中所含的水分。单位时间内进入压缩空气系统的水量与空压机排量、进气环境温度、湿空气的相对湿度有关。压缩空气管路中冷凝水的多少，与压缩空气压力和管道中压缩空气的温度有关。随着压力升高、温度降低、饱和湿空气中含水量减少，析出的冷凝水增加。通过计算给出了不同温度、不同压力下压缩空气中含水量的计算方法和典型数据以及具体系统中冷凝水量的计算方法。结合某大型露天矿设备压缩空气系统应用实例，分析了压缩空气中水分危害的具体形式，不同除水方法的应用及效果，提出了不同工况下选取空气后处理设备的原则，可以为类似应用环境的气路设计和维护提供参考。     

两种LNG冷能空分流程的比较

利用有效能效率来比较LNG冷能空分流程的性能,可以得到更全面的结果。经过比较,强化LNG冷端换热效果的冷能空分流程,比强化热端换热效果的流程具有更高的冷能效率,其冷能回收也更充分。