基于CAESES的船用螺旋桨三维建模研究

为实现船用螺旋桨快速、准确地三维建模,本文以KP505桨为例,基于CAESES软件提出了一种快速生成螺旋桨实体模型的方法。首先以Fortran编程语言为主体,通过输入螺旋桨的几何参数求解全局坐标系下桨叶表面网格点的空间坐标,然后采用Excel对空间坐标值进行二次处理得到符合CAESES的输入文件,将文件内容输入CAESES的feature中,执行相应的操作命令生成完整的螺旋桨实体模型,最后运用CFD方法对模型的敞水性能进行计算,通过与试验结果进行比对验证建模方法的准确性。结果表明:该方法能有效提高螺旋桨的建模效率,简化设计过程。

基于CAESES和NAPA数据传输的智能协同开发

为实现以IGES等格式的船体几何模型转化成NAPA TXT数据格式的目的,基于CAESES的Feature编译器,建立一套命令转换的体系结构程序,实现船体基本信息和线型数据的转换,实现不同模型的智能匹配。实船项目表明,采用该程序能大幅度减少数据传输所用时间,避免了NAPA工程师重复建模的工作,降低了建模差异化的偏差率,充分表明了该程序的工程价值。

CAESES参数化建模方法在船舶设计中的应用

主要介绍了参数化建模方法在船舶开发设计中的应用，对建模思想、建模原理、建模过程及不同建模方法进行了论述，并深入探讨了建模工具的应用。在实际开发项目中利用参数化建模方法并结合CFD工具不仅提高了工作效率，而且使项目指标获得了很大提升。

压缩空气储能系统动态建模与变工况特性的研究进展

压缩空气储能技术是1种极具潜力的大规模储能技术,可以促进可再生能源的消纳,对我国如期实现碳达峰碳中和的“双碳”目标具有重要的意义。对压缩空气储能技术的发展背景和研究现状作了介绍,梳理了压缩空气储能系统的动态建模、系统仿真与变工况特性等方面的研究进展,总结了目前相关研究存在的缺陷,为压缩空气储能技术的发展给出了一些举措及建议。

CAES储气库衬砌用HTCC力学性能及增韧机理研究

为研制满足CAES地下储气库衬砌性能要求的水泥基复合材料,减少高压气体泄漏。采用石英砂、PVA纤维制备高韧性水泥基复合材料(HTCC),开展力学性能试验及微结构试验,探讨PVA纤维的增韧机理及裂缝控制能力。结果表明:Ⅰ级粉煤灰、石英砂及PVA纤维制备的HTCC的极限抗拉强度可以达到5.44 MPa,极限拉应变达到2.13%;HTCC弹性模量低,适应变形能力强,受压破坏时具有明显的延性破坏特征;HTCC极限拉伸强度与初裂强度比值在1.05~1.46,平均裂缝宽度在60μm以下,具有优异的裂缝控制能力;PVA纤维与基体界面的黏结力及基体中纤维的桥接作用是HTCC增韧阻裂的主要原因。HTCC的高韧性及裂缝控制能力可以满足CAES地下储气库衬砌结构的性能要求。

压气储能电站智能建造体系及其关键技术

【目的】压气储能(compressed air energy storage,CAES)是利用电能和压缩空气势能相互转化来平衡电网波动的新型储能系统。CAES电站建造及运行相关经验的积累对CAES技术的发展具有重要意义。针对建造过程中设计方与现场信息传递效率低、施工方管控难度大、项目整体流程监督难等问题,提出了一种适用于CAES电站的全流程智能体系。【方法】首先,分析CAES电站的建造流程,找出其工程特点。其次,围绕CAES电站从设计到运维的全过程,在空间和时间维度构建CAES电站的全流程智能建造体系。最后,在设计阶段提出正向设计出图等关键技术;在装备制造阶段提出设备虚拟预组装等关键技术;在施工阶段提出5D施工管理等关键技术;在运维阶段提出面向运维的数据交付等关键技术。【结果】对某300 MW级CAES示范工程的验证结果表明,CAES电站全流程智能体系的构建具有合理性,且关键设备及软件的应用为项目提供了技术支撑。【结论】通过CAES电站全流程智能体系及其关键技术,打通了电站建造各阶段的互通链条,实现了CAES电站的全生命周期信息管理。

盐穴压缩空气储能库注采井筒体系优化设计

盐穴因其密封与稳定特性成为压缩空气储能库(以下简称储能库)首选,储能库可以实现大规模的清洁储能,能实现电力供需的“削峰填谷”,是实现“双碳”目标的重要方向之一。井口装置、注采管和封隔器组成的井筒体系是储能库与地面设备的连接通道,然而受气体注采流量的限制和冲蚀作用的影响,现阶段的小通径井筒严重限制了压缩空气储能电站的装机规模。为优化储能库注采井筒体系,对大通径井口装置、耐腐蚀套管和大尺寸封隔器的设计与加工中存在的主要问题进行了分析,并结合工程实际提出了解决措施和合理化建议。研究结果表明:(1)井口装置设计需考虑到每层套管头座挂芯轴悬挂器台阶的承载强度,需要校核及验证悬挂器最小壁厚处的抗外挤强度、承受井下反压时顶丝的抗剪切强度等参数;(2)套管选材应充分考虑制造工艺及经济成本在盐穴压缩空气储能工况中的适用性,建议在易发生冲蚀处使用耐蚀合金纯管材,其余部位优选具有性价比的耐腐蚀套管;(3)大尺寸封隔器建议整体采用芯轴设计,胶筒选用氢化丁腈橡胶或四丙氟橡胶等材质,卡瓦建议采用笼式桶状。结论认为,提出的注采井筒体系设计优化措施,能够为该类型储能项目的大尺寸井筒注采体系设计与优化提供方法和思路。

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。

基于废弃矿井的综合能源系统容量优化配置

废弃矿井的关闭,产生了大量可利用伴生资源。为避免矿区资源浪费,可利用废弃矿井地上、地下资源构建多能互补的废弃矿井综合能源系统(integrated energy system,IES)。为实现IES合理运行,须探讨基于废弃矿井的IES容量优化配置问题。以岱庄煤矿废弃矿区为例,利用井上沉陷区铺设分布式光伏,井下巷道、井底车场等作为压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)储气库,采用煤层气开发技术回收井下残余煤层气燃气发电,构建废弃矿井IES。针对IES晚上光伏发电为零、大型CAES启动时间长等问题,提出一种考虑部分蓄电池储能的IES容量优化配置方法。首先,制定废弃矿井IES运行规则;然后以IES经济和碳排放指标为目标,建立计及碳交易机制的低碳矿区储能容量配置模型;最后针对蓄电池和外电网优先出力问题,提出相应运行动态优化控制策略,探讨不同策略下有无备用储能对IES运行的影响。基于废弃矿井典型日,验证所提动态优化控制策略的有效性,并确定IES最优储能容量配置方案。结果表明:通过配置一定电储能可有效缓解源荷出力的波动性对IES运行的影响;废弃矿井区域IES可充分利用采煤沉陷区、残余煤层气、地下空间等伴生资源,为废弃矿井开发再利用提供了工程参考。

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。

压缩空气储能系统性能分析研究

压缩空气储能系统是一种新型大规模电力储能系统,目前已发展到第三代,系统效率是评价系统性能的重要指标,已有的研究很少基于相同的系统配置定量研究三代系统效率的差异。本文基于相同的系统配置,针对三代典型系统分别建模,比较各系统能量转换效率,分析能量损失分布,同时研究压缩机压比对系统效率的影响。仿真结果表明,先进绝热压缩空气储能系统回收利用压缩热,效率分别为63.17%(储热介质为导热油)和58. 71%(储热介质为水),高于传统系统(44.95%)和带回热的系统(49.04%)。提高压缩机压比,对各系统的能量效率影响不同。本文仿真研究结果为提高对三代储能系统的热力性能认识提供了理论支撑。

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。

含可再生能源与CAES电站的电热综合能源系统调度策略

考虑电动汽车(electric vehicle)及可再生能源不断并入综合能源系统,导致整个综合能源系统不确定性加大,进而产生能源利用不充分问题,提出含可再生能源与压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)电站的电热综合能源系统调度策略。根据电力负荷需求大小划分为2种调度模式,在能源端与储能端利用CAES与光热电站联合运行方式(solar and compressed air energy storage,S-CAES)增强电网与热网之间的耦合,实现不同能源之间的高效转换与利用;在负荷端将EV负荷按照其可控性分为有序、无序EV负荷,针对不同的模式给出S-CAES不同的运行功能并给出不同的优化调度模型。最后利用Matlab分别在不同负荷模式下进行仿真分析,与传统调度策略进行对比,仿真结果验证了所提策略在增加可再生能源消纳和减小综合成本等方面的有效性和优越性。

基于变效率压气机的CAES系统性能分析

为准确的研究压气机效率对压缩空气储能系统的影响,在传统储能系统的基础上,考虑压气机效率的变化,将压气机效率恒定的储能模型变为效率随压比变化的储能模型。通过拟合压气机性能曲线得到压气机的效率公式,并在此基础上采用热力性能仿真计算的方法,对比分析变压比模型和恒压比模型。结果表明:恒压比模型结构配置相对简单,在相同储气条件下压缩耗功更少,储能效率更高;对两种压气机机组模型均存在压缩效率最高的最佳储气压比。

含水层压缩空气储能过程中储层渗流特性及地球化学过程研究进展

含水层压缩空气储能(compressed air energy storage in aquifer,CAESA)是实现“双碳”目标的重要途径,储层中的渗流条件及地球化学过程是其能否规模化应用的先决条件.本文在文献计量学分析基础上,系统归纳技术发展历程及场地探索案例,全面整理CAESA过程中储层渗流条件的前期研究,以地球化学过程为关注重点总结储层渗流条件的变化特征,提出相应的研究展望.结果表明:①渗透率、孔隙度通过影响储存气囊压力的稳定性进而决定系统性能,其中渗透率存在适宜区间,渗透率较低将限制气体循环,渗透率较高则不利于维持气囊压力.②应力变化及地球化学过程均会引起储层渗流条件的变化,地球化学过程影响途径主要包括原生矿物溶解、次生矿物沉淀及氧化反应,CO_(2)组分参与的水-岩反应对储层具有重要影响.为实现对于储层渗流特性的认识突破,未来应以储层渗流条件、压缩空气储存机制为研究重点,充分结合试验、数值模拟等技术手段,进一步关注储能模式下储层渗流条件变化及非均质性影响,加强针对压缩空气在储层中的动力学、热力学行为研究,明晰地球化学过程对储层条件的关键影响,从储层角度论证大规模储能应用的高效可行.

一种基于风能储能的分布式能源系统

为了验证和分析风电与先进绝热压缩空气储能(Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage,简称AACAES)集成系统用于分布式供能的能量输出特性,建立了以风能储能技术为基础的分布式能源系统模型,从热力学角度推导了与能量输出相关的参数表达式,得到了分布式能源系统冷热电输出特性与储热器中热量利用的关联性,并以某写字楼为例,分析了分布式能源系统的优势。结果表明:随系统供热量的增加,系统供电量减少,制冷量增加,且能量输出总量增加;在满足冷量和热量需求的前提下,相比供电模型,分布式供能模型有更多的供电量,而在能量输出相同的条件下,分布式能源系统模型更节能。

压缩空气下FRPC能源桩承载特性分析

可再生能源储存系统是利用钢筋混凝土桩基础来储存由太阳能板产生的可再生能源,可再生能源以压缩空气的形式储存在空心截面的桩基内,桩基础作为上部结构的承载结构,不仅要承受上部结构荷载,还要承受土体的反作用力和压缩空气的压力。然而,混凝土在拉应力作用下易产生裂缝,导致钢筋混凝土桩储存能源的使用性能和耐久性受限。为了克服传统钢筋混凝土能量桩的这些缺陷,针对各种FRP(Fiber Reinforced Polymer)-混凝土复合桩基础储能和承载的双功能进行研究。综合考虑结构荷载、土体的反作用和压缩空气热动力循环引起的内部空气压力的共同作用,对多种形式的复合能量桩基础体系的适用性进行了综合有限元分析。研究表明,内侧和外侧的FRP管可以有效提高使用性能和耐久性,相对于钢筋混凝土桩,FRPC管桩的使用可靠性和耐久性性能更高。

基于CFD技术的2800 TEU船线型优化

基于CFD技术对线型优化是目前业界比较流行的做法。文章依托实船2800 TEU船项目,探索基于NAPA和CFD软件的一体化优化(传统经验模式)和基于CAESES和CFD软件的一体化优化(先进数值评估模式)的有机结合,以船模阻力系数为目标函数,对线型优化。结果显示,航速达到优化目标要求。

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。