储释冷循环对岩石材料性能的影响

天然岩石作为深冷储能材料具有适宜温度范围宽、成本低和材料易得等优点,其在深冷温区的热物性和循环稳定性是影响蓄冷单元性能的关键。本文为探究储/释冷循环对岩石深冷储能材料性能的影响,建立了深冷储/释循环实验台,研究了千次储/释冷循环对大理石、花岗岩、石灰岩和玄武岩四种岩石的热物性和强度的影响。实验结果表明,在千次储/释冷循环前后,大理石、玄武岩和石灰岩的外观均无发生明显变化,而花岗岩会存在少量的裂纹和脱落。循环储/释冷千次对岩石的密度、导热系数和比热容均无明显的影响。大理石和玄武岩的抗压强度随着循环次数的增加而基本不变;花岗岩和石灰岩的抗压强度随着循环次数的增加而有较大的提高。基于实验结果获得了在深冷至常温区间内四种岩石材料的导热系数和比热容随温度变化的关系式。对比分析表明,四种岩石的体积储能密度存在较大差异,石灰岩的体积储能密度最大,而花岗岩的最小。本研究将为深冷储能单元及系统的研发提供重要基础数据。

液化空气储能技术应用现状和展望

液化空气储能技术是一种新颖高效的能源系统集成方案。常规液化空气储能系统由空气液化储存、空气膨胀发电和空气蓄冷换热3个相互联系的子系统组成。用电低谷时,低温液化空气暂时储存于液空贮槽中;用电高峰时,气化后的高温高压空气驱动发电膨胀机对外输出电能;空气蓄冷换热子系统主要起到回收冷量的目的。与其他储能方式相比,液化空气储能具有储能密度高、使用场合广、安全环保卫生、装置调节灵活等优势。缺点是整体循环效率不高,目前液化空气储能提能提效主要利用外界过剩热源或冷源,但可再生能源应用场景经常缺乏外界过剩能量,亟需寻求一种通过改善系统内耦合方式显著提高系统整体循环效率的途径。另外,设备选型较为复杂,新型高比热容深冷蓄冷材料由于技术和价格因素还不能使用在大容量蓄冷场合,大型旋转动设备的自主设计和国产化还有待加强。未来液化空气储能可能实现的技术创新点包括:应用液化装置变负荷技术,减少设备频繁开停机带来的调试消耗和故障风险;使用更广泛的热耦合和系统联动工艺提高系统整体循环效率;超大规模蓄冷器和新型蓄冷材料的研制与应用;大型空气液化储能装置与其他装置的联产联动。液化空气储能技术的应用前景和应用领域将更加广阔。