压缩空气抽水蓄能系统蓄能罐参数配置分析

为获得压缩空气抽水蓄能(pumped hydro combined with compressed air energy storage system,PHCA)系统蓄能罐子系统在实际运行中具有较高能量密度与蓄能效率的参数配置,对系统中蓄能罐子系统进行热力学建模,分析了其压力配置、换热条件、流量配置对于蓄能罐子系统效率和能量密度的影响规律,结果表明:对于额定存储压力,总有与之对应的一个最优初始压力可以使得能量密度达到最大值,存储压力与最优初始压力的比值在2~3之间,对应压力配置的蓄能效率稳定在92%~93%之间;传热系数和存储时间在一定配置范围内会使系统陷入低效率区,在蓄能罐的设计中,应当评估出其换热能力避免低效率区;运行过程中,存储时间对于蓄能效率的影响较大,选择合适的水泵水轮机工作流量可以保证效率,在短存储时间时,采用的配置方法为高压缩、高膨胀流量,当存储时间变长后,应当同时减少压缩和膨胀流量。研究结果可为该系统的设计与运行提供理论依据。

压缩空气蓄能(CAES)系统集成及性能计算

压缩空气蓄能(CAES)系统是一种新型电能存储系统,具有动态响应快、经济性能高、环境污染小等优点,可起到负荷平衡、战略规划、提高供电质量的作用。CAES系统包括空气压缩机、电动机/发电机、地下贮气室、换热器、燃烧室、燃气轮机等常用设备,可分为两个子系统,分别是蓄能子系统和发电子系统,通过对设备采取不同组态,可得到不同方案系统。本文将结合当前CAES发展的新技术,提出CAES系统的集成方案并进行相应的计算与优化。

典型压缩空气蓄能(CAES)电站热力学分析与系统优化

压缩空气蓄能(CAES)作为大规模储能技术之一,是一种行之有效的调峰方式,同时也为风能等可再生能源的高效利用以及智能电网的建设提供了新的解决方案。通过探寻CAES系统内部的热力学机理,可以评估系统的性能,并提供系统优化的思路。文中利用Aspen Plus软件对世界第一座CAES电站-Huntorf电站做了流程模拟,并对电站的热力学性能做了详细分析,指出其在燃烧室和排气存在较大比例的火用损失。针对这一问题,在原系统的基础上提出了增加回热的优化系统;并通过火用分析对比,说明了优化系统的性能改善之处;最后研究了两个系统的性能随燃烧室出口温度的变化规律,为系统的进一步优化提供了参考依据。

压缩空气蓄能(CAES)电站及其现状和发展趋势

压缩空气蓄能(CAES)电站是一种新型电能存储系统,具有动态响应快、经济性能高、环境污染小等优点,可起到负荷平衡、战略规划、提高供电质量的作用。CAES电站包括压气机、电动机/发电机、地下贮气室、换热器、燃烧室、燃气轮机等常用设备,可分为两个子系统,分别是蓄能子系统和发电子系统。将介绍其工作原理,论述其应用前景,并对比压缩空气蓄能电站和其它蓄能方式的性能。

用于分布能量系统的微型压缩空气蓄能(MCAES)系统性能计算与优化

压缩空气蓄能(CAES)电站是一种新型电能存储系统,具有动态响应快、经济性能高、环境污染小等优点,可起到负荷平衡、战略规划、提高供电质量的作用。但压缩空气蓄能电站往往远离负荷中心,需要一定的地质条件。而分布式能量系统则系统容量小,靠近负荷中心,具有较好的环境兼容性。采用小型或微型机组的小型甚至微型压缩空气蓄能(MCAES)系统则可以结合二者的优势。本文将通过用于分布式能量系统的微型压缩空气蓄能电站的进行设备的选型,并对不同工况下的MCAES系统进行相应的计算与分析,并在满足用户对电力需求情况下,进行工况组合且优化选择。

压缩空气蓄能(CAES)系统综述

介绍了一种新型的大规模蓄能技术——压缩空气蓄能(Compressed Air Energy Storage,CAES),CAES系统响应快、容量大、成本低、寿命长,逐渐成为了全球第二大蓄能技术。根据CAES系统的容量不同,将CAES系统划分为大型CAES、小型CAES和微型CAES 3种,并针对3种不同容量级的CAES,详细介绍了其组成及现状,对技术特点与难点和应用领域及场景进行了分析与概述。对CAES系统的研究方向与发展前景进行了展望。

压缩空气储能地下人工洞室研究现状与展望

[目的]压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage,CAES)是1种可大规模储存电力能源的技术,其规模仅次于抽水蓄能,储气装置是其重要的组成部分。国内外已投入商业运行的压气储能电站的储气装置多为盐穴、废弃矿坑等天然地质构造,大规模长时压缩空气储能有赖于更具经济性及广泛适用性的储气装置。[方法]人工地下洞室储气库较大程度上摆脱了压缩空气储能电站对于特殊地质条件的依赖,成为大规模建设长时压气储能电站的有力支撑,但国内外相关研究成果较少,摸清国内外研究现状,总结其他行业先进经验,理清该领域亟待突破的难题,对于大规模建设压气储能电站具有重要意义。[结果]压气储能电站地下人工洞室与天然气储气库及水电输水隧洞等常规人工洞室运行特点有较大不同,目前对于该领域尚缺乏成熟的设计方法与规程规范,有诸多关键技术仍有待解决,文章对压气储能电站地下人工洞室的特点及重点研究内容进行了梳理。[结论]创新是自主建设压缩空气储能电站地下硬岩储气库的唯一出路,在安全的大前提下兼顾经济性并突破,该技术对丰富我国储能发电技术,完善新型电力系统具有重大的现实意义,若该技术发展成熟,可为我国新型电力系统的构建提供强大的保障。

耦合抽水蓄能的压缩空气储能电站概念研究

[目的]储能是发展新能源、实现碳达峰碳中和目标的基础条件,其中抽水蓄能是最主要的储能方式,但是抽水蓄能依赖地理条件,需要占用大量自然资源,优良的厂址资源十分有限。为了缓解抽水蓄能厂址资源需求与自然资源稀缺的矛盾,提出了一种耦合抽水蓄能的压缩空气储能系统,并从研究思路、概念方案和工程可行性进行分析,从而为抽水蓄能产业发展提供创新解决方案。[方法]围绕提高能量密度,以减小水库容量、降低水库高度差为突破点,运用压缩空气排水的方法,将水泵水轮机替换为压缩机和膨胀机,下库改为封闭结构的承压容器。储能时,压缩机将空气压缩至高压充入下库,并推挤下库内的水至上库。释能时,水从上库返回下库,下库内的压缩空气被推挤出,并经膨胀机释放。这可使相同条件下抽水蓄能的能量转换量提高数倍。为了论证耦合抽水蓄能的压缩空气储能电站的储能效果,设置上、下库高度差300 m,按照低性能和高性能两套设备参数,对40 MW/200 MWh的概念方案进行热力学分析和储能效率计算。[结果]结果表明:在低性能参数条件下,储能效率65.68%,在高性能参数条件下,储能效率70.81%;能量密度1.67 kWh/m^(3)。[结论]耦合抽水蓄能的压缩空气储能系统可使水库容量或高度差大幅减小,大大降低厂址要求,并可使发展抽水蓄能受限的地区具备开发条件,且关键设备成熟,单位造价与常规抽水蓄能相近,技术经济上可行。

压缩空气蓄能电站综合效益评价研究

压缩空气蓄能(CAES)电站是一种新型电能存储系统,具有动态响应快、经济性能高、环境污染小等优点,可起到负荷平衡、战略规划、提高供电质量的作用。其经济效益的来源可分为两部分,静态效益和动态效益。本文将通过容量效益、能量转换效益、环保效益和动态效益等进行综合性量化评价研究。

压缩空气蓄能系统应用于低温制冷性能分析

压缩空气蓄能系统(compressed air energy storage,CAES)是一种新型的蓄能系统,利用储存的高压空气的膨胀功和膨胀后的低温空气进行制冷。常规的空气制冷系统在制取-50～-100℃的制冷温度时具有较好的经济性能,本文提出将这种常规的空气制冷系统与压缩空气蓄能系统相结合形成一种新型低温制冷系统。文章讨论了此种低温制冷系统的组成形式和运行方式,并计算其运行性能,且与常规的空气制冷系统和蒸气压缩制冷系统进行了对比。结果显示该新型低温制冷系统在-50～-100℃制冷温度时,性能优于常规系统。

压缩空气储能的多级填充床蓄热实验研究

对填充床蓄热装置在压缩空气储能(CAES)系统中的应用进行了实验研究与分析。开展了不同压力下填充床蓄热周期实验,测量了填充床内温度分布和进、出口空气温度随时间的变化。分析了不同压力下填充床的蓄热特性和蓄热效率。在实验条件下验证了CAES系统多级填充床蓄热的可行性,并提出了进一步性能改进的方法。

压缩空气蓄能调节太阳能系统输出功率建模与研究

太阳能的间歇性和波动性不利于太阳能发电大规模并网,实施电力储能可平抑输出功率波动,改善电能质量。目前,我国大规模的电力储能只有抽水蓄能,却受到水资源的限制而无法普遍开展。提出了基于压缩空气蓄能(compressed air energy storage,CAES)的太阳能发电站功率调节系统,给出了CAES调节系统额定功率、容量等系列关键参数的设计方案,并选取案例对CAES系统仿真模拟。结合电站所在地区负荷变化及与局域电网电能交换数据,对比了采用CAES功率调节系统前后太阳能发电并网对局域电网的影响,分析结果表明CAES调节太阳能发电能有效地缓解对局域电网的冲击。

压缩空气蓄冷系统循环形式的选择

压缩空气蓄冷系统是一种新型的冷量储存系统。针对这种系统,本文研究了四种不同的循环实现形式。分析了这四种循环形式的制冷量、运行性能系数COP并对其进行了对比。结果表明:压缩空气蓄冷系统应用于室温条件下的制冷场合时,两级压缩、三级膨胀驱动蒸气压缩制冷系统相对于其他三种循环,运行性能较好;两级压缩、三级膨胀驱动空气压缩膨胀制冷循环,可以制取的制冷温度较广,适应变工况的能力较好,并且结构简单,也具有一定的优势。

蓄能型压缩空气冷冻干燥机的初步研究

介绍了一种蓄能型压缩空气冷冻干燥机。在一定的进气状态下 ,为达到要求的出气干度 ,对给定的空气流量进行了设计计算 ,以得到合适的传热面积与制冷系统的匹配。并对变气量工况下系统的工作状况进行了分析。

微型压缩空气蓄能系统静态效益分析与计算

介绍了与分布式能量系统相结合的微型压缩空气蓄能系统(MCAES)的特点,建立了MCAES的静态效益计算模型,并验证了结算结果。通过一个1 MW工程实例表明,在考虑峰谷电价变化情况下,总静态效益达到了679.52万元/年。

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寸进行优化。对比发现随着换热器高度的增加,罐体质量和加工成本逐渐增加;对0.5~10 MW不同蓄冷功率下的蓄冷装置蓄冷效率进行对比分析,发现在长径比不变时,蓄冷效率随功率的增大从94.65%到96.08%逐渐提高,冷损失量也同步增加。最后得到在14组的优化数据中,最优参数下,蓄冷换热器冷损失量较低,蓄冷效率为96.08%,同时加工成本也在可接受范围内。

国外压缩空气蓄能发电概况

国外压缩空气蓄能发电概况ＳｕｒｖｅｙｏｆＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＡｉｒＳｔｏｒａｇｅＰｏｗｅｒＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＡｂｒｏａｄ中国电力信息中心宋卫东（北京１０００１１）压缩空气蓄能（ＣＡＥＳ）是一种新型电能储存技术，其它的储能技术还有抽水蓄能、蓄电池、超...

气体蓄能发电技术——压缩空气储能燃气轮机发电站

电力峰谷差越来越大,如不采取有效措施,将成为影响电网安全、稳定、经济运行的隐患。本文介绍一项气体蓄能技术———压缩空气储能燃气轮机发电,它的构成、原理、特点与发展现状。该技术利用燃气轮机装置中约2/3功率用于驱动压气机的特点,利用电力系统低谷富裕电量储存压缩空气,用于电力高峰发电,其发电成本低于抽水蓄能电站。国外已有容量高达数百MW级的压缩空气储能电站在建或投运。建议着手研制小容量(MW级)压缩空气储能电站,与分布式能源技术结合作为2010年上海世博会展示项目。

国外压缩空气蓄能电站的发展

目前世界上大型电力系统的发电机组和电网容量正在不断增加,但在夜间和节假日用电较少时,机组处于低负荷运行,使发电设备利用率和运行经济性都受到较大的影响,因此发展了蓄能机组,以便将低负荷期间的电力储存起来,在高峰负荷期间利用。当前世界各国发展较快而且广泛采用的是抽水蓄能机组。最近国外发展了一种新型的蓄能电站,即压缩空气蓄能电站,现已引起各国电力部门的极大关注。

一种压缩空气与抽水蓄能耦合的新型储能系统及热力学分析

提出一种压缩空气与抽水蓄能耦合的新型储能系统,包括压缩空气部分(CAES)和抽水压缩空气部分(PHCA),可实现压力能的梯级利用,改善两部分的各自运行工况,具有较高的电-电转化效率,同时也为浅层废弃隧道及洞穴利用提供了新途径。针对该系统的结构特点,首先对系统进行了热力学分析,分析表明:新型系统的电-电转化效率为53.82%,能量转化效率为41.06%;PHCA部分具有较高的效率,CAES部分具有较高的容量和储能密度。随后,对能量运转较为复杂的CAES部分进行了分析,结果表明:CAES部分的主要输入能量来自于压缩机(76.05%),最大损失发生在高压储气空间的节流(23.33%)和蓄热器的蓄热(22.9%)过程。最后,对该系统进行了敏感性分析,结果表明:增加两储气空间的压力差和提升再热温度均可以提升系统的性能,而提升再热温度的收益最大,系统的电-电转化效率最高可达77%。