储能实验中心建设管理对储能技术发展的影响——以毕节国家能源大规模物理储能技术研发中心为例

储能技术具有调节可再生能源发电和削峰填谷的作用,对实现“双碳”目标具有重要意义。储能实验中心对储能技术的发展至关重要。通过研究储能实验中心的建设管理制度发现,多样化的储能实验室、特色人才队伍的建设、结合现代化信息技术的管理模式,能够保证储能实验中心的稳定健康发展。研究结果可为建设高水平的储能实验中心提供依据,也为其他储能实验中心的建设管理提供参考。

2023年中国储能技术研究进展

本文对2023年度中国储能技术的研究进展进行了综述。通过对基础研究、关键技术和集成示范三方面的回顾和分析,在综合分析的基础上,总结得出了中国储能技术领域的主要进展,包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、铅蓄电池、锂离子电池、液流电池、钠离子电池、超级电容器、储能新技术、集成技术和消防安全技术等。结果表明,2023年中国储能技术在基础研究、关键技术和集成示范方面均取得了重要进展,保持了全球基础研究、技术研发和集成示范最为活跃的国家地位,中国在储能领域发表SCI论文数、申请专利数、装机规模继续保持世界第一。展望2024年,中国储能技术有望继续高速发展,同时总体上需要向高质量发展转变。

2022年中国储能技术研究进展

本文对2022年度中国储能技术的研究进展进行了综述。通过对基础研究、关键技术和集成示范三方面的回顾和分析,总结了2022年中国储能领域的主要技术进展,包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、锂离子电池、铅蓄电池、液流电池、钠离子电池、超级电容器、新型储能技术、集成技术和消防安全技术等。结果表明,2022年中国储能技术在基础研究、关键技术和集成示范方面均有重要进展,中国已成为世界储能技术基础研究、技术研发和集成应用最活跃的国家。

能源安全视角下的储能技术创新

以储能技术为代表的应用型技术属于颠覆性技术创新,是新能源革命中的关键性力量,在未来能源格局中具有举足轻重的作用。储能是解决可再生能源大规模接入、传统电力系统消峰填谷、分布式区域能源系统负荷平衡等重大问题的关键支撑技术,有利于缓和传统能源安全竞争导致的地缘政治冲突,及减轻地缘政治冲突对能源安全的冲击,也是实现碳达峰、碳中和目标,实现可再生能源为主体的能源市场和能源安全体系的重要保障。本文探讨了在全球地缘政治动荡、绿色发展和可再生能源不断推广的背景下,储能技术在塑造国家能源安全中的作用及影响,并分析储能技术发展与中国能源安全之间的关系。

基于低碳经济视角的新能源技术探思

过去,我国使用煤炭、矿石、石油等资源以满足大众生活需求,由于过度开采,我国煤炭、石油等资源已越来越少,并造成了能源不可再生现象。为改善环境,践行可持续发展战略,我国使用新能源代替传统能源,而新能源具有低碳、可再生、能源丰富的特点,因此,使用新能源技术发电等能满足人们需求。通过分析低碳经济视角下新能源技术的特点,探讨新能源技术,了解当前新能源技术的发展,并提出相关发展建议,以促进新能源技术的快速发展。

实验仪器设备管理模式的探索与技术创新

为增强技术创新、科学研究和教学能力,创新和探索企业、科研院所及高校等机构实验仪器设备的管理模式,成为实验仪器设备管理部门紧迫的目标任务。通过分析国内实验仪器设备的管理现状,针对目前实验仪器设备有效利用率不高的弊端,结合实际分别从实验技术团队建设、实验仪器设备信息管理系统建设、使用定价及评价机制等方面对实验仪器设备的管理模式进行探索与技术创新,为实验仪器设备普遍共享提供方向引导及参考方法,加快实验仪器设备共享的步伐,提高实验仪器设备有效利用率。

贵州山地地区风力发电技术发展探讨及展望

贵州属于典型的山地地区,风电场建设及运营具有很强的代表性。对贵州山地地区的风资源评估、风电场的建设,以及风电场的运营维护等方面展开研究,发现目前高海拔山地地区的风力发电技术存在突出的不稳定性和间歇性问题,贵州山地地形的风电场处于高海拔地区,风电场的发电量受季节和空气密度的影响明显。提出了利用储能技术和风力发电技术结合的方法来解决高海拔山地地形的风力发电技术的不稳定性和间歇性问题,这对山地地区风力发电技术发展和能源结构形式的调整具有重要意义。

铁轨重力储能系统关键影响因素及其与风电场的耦合研究

大规模储能技术对于可再生能源的发展及电网稳定运行具有重要意义。铁轨重力储能(rail gravity energy storage,RGES)技术可灵活调度载重机车进行储/释能,有效解决风电场大幅度功率波动问题,在长时大规模储能应用技术中前景广阔。本文开展了RGES系统关键影响因素及其与风电场耦合调度的研究,基于MATLAB软件搭建了RGES系统模型及其与风电场的耦合系统模型,研究了储/释能过程中关键参数对RGES系统的影响规律,并且以减少风电场的弃风率为目的,选取了四个季节的典型日,详细研究了耦合系统的运行特性及RGES系统的配置方案。结果表明,储/释能功率随载重质量增加而增大,随匀速阶段的上/下坡速度增加而增大;储/释能效率及系统效率随载重质量的变化极小,随上/下坡速度增大而减小;RGES系统与风电场耦合运行时,可根据功率需求灵活配置各时段的载重车辆数及上/下坡速度进行储/释能,并可在四个季节典型日的用电高峰期分别实现22 MW、16 MW、27 MW、29 MW的恒定功率并网,且风电利用率平均增长17.1%。

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。

竖直波纹流道内超临界氮气流动与传热研究

本工作开展了不同质量流速[G=200~400 kg/(m^(2)·s)]、热流密度(q=200~400 kW/m^(2))和系统压力(P=5~7 MPa)对超临界氮气在竖直波纹流道内流动与传热特性影响的研究,分析了局部对流换热系数和周期平均对流换热系数分布特性,结合场协同原理和浮升力效应分析不同竖直流向之间对流换热系数差异产生的主要原因。结果表明,波纹周期内局部对流换热系数存在波动;周期平均对流换热系数能更好地反映超临界氮气在流道内的整体流动换热特性。提高质量流速可以显著增强换热,削弱流向对换热系数的影响;增加热流密度会降低流道内换热系数,强化流向对换热系数的影响;系统压力接近临界压力会提高流道内换热系数峰值,不同流向换热系数差异受系统压力影响较小;波纹流道内不同流向对流换热系数差异主要是由浮升力效应和场协同效应共同影响产生的。

基于圆柱封装单元的水合盐相变储热填充床的储释特性实验研究

水合盐相变储热技术具有储热密度高、成本低等优势,在清洁供暖中具有广阔应用前景。本研究设计并搭建了以三水合乙酸钠作为储热材料,以圆柱形相变材料封装单元作为基础单元的填充床相变储热装置。通过实验研究填充床储热装置的运行特性,研究了流量和储热温度对装置的储释热用时、出口温度、热效率及储热密度的影响。实验结果表明:提高储热温度和增大流量可缩短储热用时、提升热效率和储热密度。储热装置的热效率可达94.73%,储能密度可达71.77 kW·h/m^(3)。

基于NSGA-Ⅱ的智能化电铲多目标最优挖掘轨迹规划

为实现智能化电铲实时节能的挖掘,提出了一种基于非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II,NSGA-Ⅱ)的智能化电铲多目标最优挖掘轨迹规划方法。首先,通过拉格朗日方程建立智能化电铲工作装置动力学模型;然后,使用高次多项式对挖掘轨迹进行插值,将挖掘轨迹寻优问题转化为多项式系数寻优问题,最后,以挖掘时间最短及单位体积物料的挖掘能耗最小作为优化目标,以电机性能与挖掘过程中几何条件等作为约束,利用多目标优化平台PlatEMO,将NSGA-Ⅱ作为多目标优化算法,指定待优化问题的目标函数及约束函数,获取到多目标优化Pareto最优解集,基于决策偏好设置权重并根据TOPSIS法获取最优解,得到多目标最优挖掘轨迹规划结果。结果表明,优化后挖掘轨迹满足实时节能的挖掘要求。

铁轨重力储能系统效率影响因素研究

储能是建设以新能源为主体的新型电力系统的重要支撑技术,对实现“碳达峰碳中和”目标具有重要意义。铁轨重力储能属于物理储能,具有规模大、成本低、效率高、环境友好以及无自放电等优势,应用前景广阔。本工作基于MATLAB/Simulink搭建了铁轨重力储能系统模型,分析了系统各个部件在储能过程和释能过程中的能量损耗情况,研究了载重车辆质量、车辆速度、斜坡坡度、斜坡高度和滚动摩擦系数等因素对系统效率的影响及其变化规律。研究结果表明,车辆速度、斜坡坡度、斜坡高度和滚动摩擦系数对系统效率的影响十分显著,降低速度和滚动摩擦系数以及适当增加坡度和高度,可有效提高系统效率;在设计工况下,载重车辆160 t、车速20 km/h、斜坡高度200 m、斜坡坡度7°、滚动摩擦系数0.006,对应系统的输出功率为1.04 MW,系统效率达76.20%。

离心式压缩机性能预测方法综述

压缩空气储能被认为是最具发展前景的大规模物理储能技术之一,压缩机作为其关键部件对系统整体性能具有重要影响。离心式压缩机具备大流量、高压比、宽工况的运行特性,在压缩空气储能领域相对其他类型压缩机更具优势。受固定容积储气装置充气特性影响,压缩机常运行于非设计工况,对压缩机性能进行准确预测可提高系统效率,减少研发投入。20世纪50年代起,国内外学者对离心式压缩机性能预测开展了大量研究,建立了多种性能预测方法。本文将性能预测方法分为机理建模类、相似换算类与数据驱动类,在总结各方法基本原理及研究进展的基础上,定性分析了各方法在建模周期、预测精度、可移植性及适用场景等方面的差异,并对性能预测未来发展趋势进行了展望,旨在为离心式压缩机性能预测方法的研究与应用提供指导。

透平机械轴端非接触密封研究进展

本文对石油、化工、电力等过程工业中普遍使用的透平机械轴端非接触密封进行了介绍,分别是迷宫密封、蜂窝密封和动压式干气密封。阐述了其基本结构特点、密封原理和使用范围,详细介绍了当前的研究进展,并对比分析三种密封的差异,为相关行业的技术人员提供参考。

基于无线网络的鱼塘网关设计

提出一种基于无线传感器网络的鱼塘网关设计,无线网络技术采取的是ZgBee技术。在无线网络中,核心是网关,网关设计需要满足成本低、功耗低、安全可靠等条件。网关节点采用美国德州仪器公司的无传感器模块CC2530,利用CC2530对传感器终端节点、路由器节点、协调器节点进行硬件、软件设计。对温度、PH值数据进行采集,点对点的数据传输,通信质量的测试实验。实验结果表明:鱼塘网关实现了终端和协调器的数据传输,网关结构合理、软件设计满足要求。

基于峰谷分时电价的压缩空气储能系统热经济性分析

压缩空气储能系统被认为是最具发展前景的大规模电力储能技术之一,本文采用㶲与经济学分析相结合的方法,建立了压缩空气储能系统热经济性分析模型。针对先进蓄热式压缩空气储能系统服务于执行峰谷分时电价的电力系统运行情景,开展了热经济分析。结果表明,该系统热经济性是可行的;能量成本在总成本中占绝大多数,非能量成本中,储气子系统占比最大,其次为压缩子系统,最后为膨胀子系统,其中压缩子系统㶲损率最高;压缩子系统优化带来的系统输出㶲单价降低最为明显,其次为储气和膨胀子系统,故系统从热经济学角度进行优化,应首先集中在对压缩机的优化上。本文的研究将为压缩空气储能系统的研究和工程应用提供技术经济决策的参考和依据。

CAES轴流涡轮弯导叶优化设计与流动损失控制机理

应用于压缩空气储能系统(CAES)的轴流涡轮具有运行压力高、导叶展弦比低、端壁二次流影响大的特点。为进一步提高效率,本文引入导叶弯曲造型并进行优化设计,获得了最优导叶弯曲参数及其对流动损失的控制机理。研究结果表明:不同弯高下均存在一个最佳弯角值使等熵效率最大;随弯高增加,最佳弯角值逐渐减小。在不同弯高下,轴流涡轮质量流量均随着弯角先减小后增大,并在弯角为7°左右达到最小值。优化设计结果表明,当弯曲角和相对弯高分别为12.26°和0.31时,轴流涡轮等熵效率提高幅度最大为0.77%,此时质量流量仅增加0.1 kg/s。与应用于其他领域的涡轮不同,最优弯导叶对CAES轴流涡轮流场的改善效果主要集中在动叶通道内部:通过降低动叶轮毂和机匣表面附近进口气流角,消除动叶前缘根部滞止鞍点,限制马蹄涡影响范围;最优弯导叶也使叶顶前缘鞍点位置向下游移动,减低叶顶前缘吸力面附近马蹄涡分支的影响范围,延迟了叶顶间隙泄漏流的产生,减弱叶顶间隙泄漏流与上通道涡作用强度,最终降低流动损失。

双悬臂轴系结构通过临界转速时振动实验研究

膨胀机和压缩机是压缩空气储能(CAES)系统的关键部件。为满足其变工况、低功耗等要求,中小型机组多采用双悬臂轴系结构,但双悬臂结构振动情况复杂,振动问题直接影响其运行稳定和运行安全,而当前对其研究还不够充分,基于此开展了针对双悬臂轴系结构振动特性的实验研究。重点分析了双悬臂轴系中高速轴的振动幅值曲线、振动频谱、伯德图和振动能量分布频谱图等,确定了该转子的临界转速,并探究了通过临界转速时升速连续性、升速时间等对其振幅的影响。结果表明,本研究双悬臂实验件高速轴临界转速约为14200 r/min,临界转速前共振区域约为临界转速(14200 r/min)的15%,临界转速后共振区域约为临界转速9%。接近临界转速时其他倍频增长幅度均在2μm以下,不及一倍频增长幅度的5%。升速过程连续性对通过临界转速时的振幅有一定影响:尽管“阶梯型”升速方案通过临界转速时的升速率更快,但是由于其在临界转速附近有停留,造成了振动能量累计,因此使振动峰值增加。通过临界转速时,振动峰值会随着提速时间的延长而近似线性增加,当提速时间从20 s延长到60 s时,振幅提升了约20%。

压缩空气储能系统储气装置研究现状与发展趋势

压缩空气储能被认为是最具发展潜力的大规模物理储能技术,储气装置作为压缩空气储能系统的关键环节,对系统高效、稳定和安全运行具有重要影响。近些年来,随着压缩空气储能技术的快速发展,储气装置的研究备受人们关注。储气装置的特点主要取决于其材料属性,因此本文根据材料不同对储气装置进行分类,并着重论述了天然地下洞穴储气、人造洞室储气、金属材料储气以及复合材料储气的应用。对比分析表明,天然地下洞穴储气规模大、成本低,但是依赖于特殊地质和地理条件,因此应积极探索具有灵活布置特性的新型储气方案。进一步地,本文阐述了不同类型储气装置当前所面临的挑战,分别探讨了储气装置精准热力学模型建立、地下洞穴储气稳定性评价以及复合材料储气结构特性研究中亟需解决的重点和难点,并对未来储气装置的发展趋势以及研究热点进行了展望和总结。旨在为压缩空气储能系统储气装置的选型和理论研究提供指导,为改善压缩空气储能系统和储气装置性能提供借鉴。