基于最优动态功率补偿的先进绝热压缩空气储能一次调频控制策略

随着大规模新能源接入电网,新型电力系统“低惯量、弱支撑”特征凸显,电网频率调节资源日益稀缺,系统频率稳定问题愈发严峻。先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)具有容量大、寿命长等优势而受到广泛关注,但由于其储能和释能过程涉及气-热动态耦合过程,调频特性较为复杂,调频潜力还有待挖掘。因此,首先建立AA-CAES系统全工况动态仿真模型,进而基于期望频率动态曲线设计AA-CAES系统调频传递函数,优化目标传递函数关键参数,实现AA-CAES最小动态功率补偿下满足系统频率调节需求。最后通过仿真实验,验证了所提控制策略可优化AA-CAES调频容量的同时减小系统的稳态频率偏差与频率超调量,显著改善频率响应特性,为建设电网友好型AA-CAES电站提供技术支撑。

基于先进绝热压缩空气储能站的电-热综合能源系统优化运行方法

为加强先进绝热压缩空气储能(Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage,AA-CAES)与综合能源系统(Integrated Energy Systems,IES)的多能互补协同,提高系统运行效率,文中提出了一种含AA-CAES能源站的电-热综合能源系统优化运行方法。构建了含AA-CAES能源站的IES基本调度架构,详细分析了AA-CAES装置在压缩和膨胀工况下的储热、换热及供热等特性,建立了AA-CAES电热联供联储运行模型;基于热网管道传热延迟和损耗等动态特性,建立了考虑供热网储热惯性的热网方程;在此基础上,考虑了用户侧可调度资源,提出了计及综合需求响应的含AA-CAES能源站的IES日前优化运行模型;在修改的IEEE 33节点配电网和巴厘岛32节点区域供热网进行算例分析。仿真结果表明,所提方法可有效降低IES运行成本,提高IES可再生能源消纳能力。

300 MW中温绝热压缩空气储能设计研究

近年来,绝热压缩空气储能技术引起了广泛关注。为了对绝热压缩空气储能进行设计,需要对其技术方案及技术参数进行研究。首先提出压缩空气储能系统的计算模型,并对模型进行对比验证。然后,以岩石硐库储气库的300 MW中温绝热压缩空气储能系统为例,比选得到透平机入口压力17 MPa、压力波动范围6 MPa为最优方案;并根据运行参数的计算,得到300 MW中温绝热压缩空气储能的设计方案。提出的建模过程及分析方法可以用于绝热压缩空气储能项目的设计。

耦合光热发电储热-有机朗肯循环的先进绝热压缩空气储能系统热力学分析

先进绝热压缩空气储能是一种储能规模大、对环境无污染的储能方式。为了提高储能系统效率,本工作提出了一种耦合光热发电储热-有机朗肯循环的先进绝热压缩空气储能系统(AA-CAES+CSP+ORC)。该系统中光热发电储热用来解决先进绝热压缩空气储能系统压缩热有限的问题,而有机朗肯循环发电系统中的中低温余热发电来进一步提升储能效率。本工作首先在Aspen Plus软件上搭建了该耦合系统的热力学仿真模型,随后本工作研究并对比两种聚光太阳能储热介质对系统性能的影响,研究结果表明,导热油和太阳盐相比,使用太阳盐为聚光太阳能储热介质的系统性能更好,储能效率达到了115.9%,往返效率达到了68.2%,[火用]效率达到了76.8%,储电折合转化系数达到了92.8%,储能密度达到了5.53 kWh/m^(3)。此外,本研究还发现低环境温度、高空气汽轮机入口温度及高空气汽轮机入口压力有利于系统储能性能的提高。

先进绝热压缩空气储能系统的优化研究

余热是限制先进绝热压缩空气储能系统效率提高的主要原因之一。为提高压缩空气储能系统的效率,以某100 MW压缩空气储能系统为对象,研究减少和利用系统余热的方案。通过软件模拟计算,分析提高膨胀机进气温度对系统的影响,以及耦合有机朗肯循环系统发电对系统发电效率的提升。结果表明,在现有系统的基础上,膨胀机进气温度每提高5℃,发电量约提升1.25%,但存在诸多问题;而耦合有机朗肯循环系统,可以充分利用系统余热,提高系统发电效率,净发电功率最高增加686.33 kW。

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。

基于盐穴储气的先进绝热压缩空气储能技术及应用前景

大规模压缩空气储能技术是实现电网削峰填谷,解决风电、光伏等波动性新能源并网消纳问题的有效手段。以高压容器为主的储气模式建设成本较高,限制了其装机容量和推广应用。盐穴储气具有建设成本低、占地面积小、技术成熟、密封性好、储气压力高、安全稳定等优点,可以满足大规模先进绝热压缩空气储能的储气技术需求。文章首先介绍了盐穴储气技术的特点,进一步结合江苏金坛压缩空气储能国家示范项目,阐述了基于盐穴储气的先进绝热压缩空气储能系统(salt cavern advanced adiabatic compressed air energy storage,SC-AA-CAES)的工作原理,分析了系统的关键技术问题。最后,针对未来智能电网发展趋势,探讨了盐穴压缩空气储能技术的应用前景。

先进绝热压缩空气储能技术研究进展及展望

作为一种清洁物理储能技术，先进绝热压缩空气储能（advanced adiabatic compressed air energy storage system，AA-CAES）具有优良的辅助服务特性、多能联供联储能力，可为清洁能源的高效消纳注入新活力。该文直面AA-CAES技术在智能电网和综合能源系统的应用，在分析AA-CAES电站优良的动态特性的基础上，梳理AA-CAES电站建模、能效提升、运行规划及市场运营等方面的研究现状，指出当前研究瓶颈，明确后期应用研究的重点。希望能为智能电网和综合能源系统的AA-CAES技术相关研究提供参考，指导其应用推广。

先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统一种结构优化方案

提出一种非等比压缩结构的储能系统,在此基础上提出4种具体的系统结构方案,并与以往文献提到的等比压缩结构的储能系统进行对比分析。结果发现:在总压缩比相同的情况下,等比压缩结构的先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统的储能密度随压缩级数的增大而减小,储能效率随压缩级数的增大而升高;对于非等比压缩结构的储能系统,储热介质能达到的温度越高,则系统的储能密度越大;用2种储热介质分阶段存储压缩热,可减小换热器的换热温差,降低系统的不可逆损失,从而提高系统的储能效率。

基于拉曼放大对色散渐减光纤的绝热压缩效果的优化

数值研究了光纤损耗对色散渐减光纤中基孤子脉冲的绝热压缩的影响,并分析了利用分布式的拉曼放大来提高DDF的绝热压缩效果的方案。结果表明:光纤损耗严重破坏了DDF对基孤子绝热压缩的效果; 采用分布式的拉曼放大能对DDF的绝热压缩起到很好的优化效果,获得更高的压缩因子和脉冲能量;当拉曼增益系数选取优化值0．27／LD时,脉宽为10 ps的基孤子脉冲压缩后可得到脉宽仅417 fs、脉冲能量增至5.9 倍、峰值功率增至136．3倍、基座能量比仅为2．8％的输出脉冲。

恒壁温储气模型下先进绝热压缩空气储能系统性能分析

为更准确地计算先进绝热压缩空气储能系统的性能参数并探究循环过程中储气室内温度、压力变化情况,基于热力学第一定律与理想气体方程,提出更切合实际的恒壁温储气模型,构建整个储能系统热力学模型。基于此模型,在给定的空气压缩机与透平功率下,对系统性能进行了计算;分析了储气压比、储释能间隔时间等参数对系统性能的影响;直观地揭示了循环过程中储气室内温度、压力随时间变化情况。结果表明:等幅增大储气压比与降低储气压比差可提高系统循环效率,只提高最大储气压比会使效率下降;随对流换热系数增大,压缩功增大,膨胀功与循环效率出现"拐点";储释能间隔时间增大会降低系统效率,当对流换热系数较小时,对该时间的选择还应考虑储气参数的循环稳定性。

基于改进粒子群优化算法的先进绝热压缩空气储能系统参数优化

压缩空气储能技术是一种高效、环保的大规模储能技术,在可再生能源并网和电网调峰领域有广泛应用。为了提高压缩空气储能系统的储能效率,对系统建立了热力学模型,研究了系统运行参数对系统性能的影响,并采用改进粒子群算法对多个运行参数进行优化。研究结果表明:随着储气室最低压力的升高,储能效率先升高后降低,储气过程压力升高幅度和储气室对流换热系数的增大会使储能效率降低;通过改进粒子群优化算法,储能效率最高可以达到0.699 45;优化算法具有较好的全局收敛性和较高的精确度。

非线性递增光纤实现脉冲绝热压缩的数值研究

从脉冲绝热压缩的理论出发,提出一种利用非线性递增光纤实现脉冲绝热压缩的新方案。数值研究的结果表明:当选取合适的光纤参量时,脉冲在非线性递增光纤中的压缩过程基本符合绝热脉冲压缩的要求;但由于非线性系数随传输距离增大而不断增大,使得高阶效应,尤其是拉曼自频移作用得到加强,从而出射脉冲相对于入射脉冲有明显的延时;即使考虑到高阶效应的作用,依然能得到很好的脉冲压缩效果。

实际气体绝热压缩过程指数及终温的确定

文中介绍了根据“剩余熵函数法”确定实际气体绝热压缩过程指数及压缩终温的计算方法,列有计算流程图及算例。

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。

氮气硫化中的绝热压缩

在采用轮胎氮气硫化工艺时,充氮气时由于氮气压力大于蒸汽压力,从而产生绝热压缩现象,致使局部温度上升,使硫化轮胎的不同部位温差增大,进而对轮胎质量造成影响。通过对喷嘴进行专门设计、适时排放冷凝水和控制蒸汽中冷凝水的含量可以消除绝热压缩带来的影响,进而提高轮胎质量。

EDFA脉冲绝热压缩中负三阶色散影响的研究

研究了掺铒光纤放大器对基孤子脉冲的绝热压缩情况。主要讨论了负三阶色散对压缩结果的影响。结果表明:在掺铒光纤放大器的增益一定的情况下,负三阶色散使基孤子脉冲得到更有效的压缩,且较好地符合绝热条件。

先进绝热压缩空气储能变工况运行特性建模及风储协同分析

为准确分析压缩机、透平膨胀机、换热器等组件的部分负载特性对先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统变工况运行性能的影响,详细分析了各组件的部分负载热力学特性及AA-CAES变工况特性。提出了包含储气库储气水平与高温储热罐储热水平的双荷电状态(SOC)模型。通过变工况特性曲线簇建立了储气SOC与储热SOC间的耦合关系,进而建立了计及组件部分负载特性的AA-CAES变工况运行模型,并对风储协同系统发电能力评估问题进行分析。仿真表明,AA-CAES变工况运行模式导致的组件部分负载特性对风储协同系统发电能力的影响不容忽视,与不考虑变工况相比,对风力资源丰富地区,变工况运行特性将使风储协同系统容量因子降低达4%以上。

先进绝热压缩空气储能热电联供模式下的运行可行域分析

大规模清洁储能技术之一的先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)具备热电联供、联储的能力,可作为能量枢纽接入综合能源系统,以提高系统运行的灵活性,促进新能源消纳。提出了一种可直观反映AA-CAES功率约束和储能状态约束的运行可行域刻画方法,为理解AA-CAES的热电耦合关系,分析热电联供模式的运行特点,评估系统的运行灵活性、供能能力和调节裕量提供了一种可视化工具。在此基础上,研究了运行可行域的形状和特点,分析了考虑供热比变化和计及宽工况影响的运行可行域处理方法,并探讨了运行可行域作为分析工具在实时调度中的应用。以某区域综合能源系统为例,验证了所提运行可行域分析方法的有效性和实用性。

含先进绝热压缩空气储能电站的电力系统实时调度模型

先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)具有规模大、成本低、无需燃料、效率高等优点,是压缩空气储能(CAES)技术领域的主流发展趋势之一。本文将AA-CAES电站作为重要的调度资源,与常规机组、风电共同参与电力系统实时调度。首先,基于AA-CAES电站的热力学特性,建立能够反映AA-CAES电站变工况条件下运行特性的储能电站运行约束模型。然后,考虑AACAES电站在自动发电控制(AGC)阶段的功率调节不确定性,建立AA-CAES电站AGC约束模型。在此基础上,提出含AA-CAES电站的电力系统实时调度模型,该模型考虑了系统AGC容量需求约束、AGC调节速率需求约束和AGC调节任务量需求约束。最后,基于修改版IEEE30节点系统进行算例仿真,仿真结果证明了调度模型的有效性。