先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)熱力性能模擬研究.pdf

1、隨著電力工業(yè)的高速發(fā)展，大電網(wǎng)、高負(fù)荷導(dǎo)致用電峰谷差日趨增大，風(fēng)能、太陽能等間歇性可再生能源的并網(wǎng)沖擊更使電網(wǎng)調(diào)峰問題日漸突出。先進絕熱壓縮空氣儲能(AA-CAES)作為一種新型的大規(guī)模儲能技術(shù)有助于解決調(diào)峰難題，且具有儲能效率高、成本低、清潔零排放、可與可再生能源相結(jié)合等優(yōu)點，在未來具有廣闊的發(fā)展前景。本文從AA-CAES系統(tǒng)熱力學(xué)建模、軟件模擬、變工況特性分析、多系統(tǒng)比較等方面進行研究，以便為該技術(shù)的發(fā)展提供參考。
　　本文首

2、先針對AA-CAES系統(tǒng)的壓氣、膨脹、換熱、蓄熱及儲氣等環(huán)節(jié)建立熱力學(xué)模型，并應(yīng)用Aspen Plus軟件模擬兩級壓縮、兩級膨脹系統(tǒng)的熱力性能及變工況特性。模擬結(jié)果表明:該系統(tǒng)熱力性能良好，設(shè)計充放電效率為69.3％，且分配增壓比使得各級空壓機出口處溫度相同或接近、平均分配各級透平膨脹比、維持儲氣室排氣壓力處于較高且合理的區(qū)間內(nèi)、確保換熱器的換熱溫差較小等措施有利于提高系統(tǒng)的充放電效率。
　　為進一步提高系統(tǒng)充放電效率，本文設(shè)計了

3、先進絕熱壓縮空氣儲能—太陽能聯(lián)合系統(tǒng)(AA-CAES+CSP)，并模擬其熱力性能及變工況特性。研究結(jié)果表明:透平進氣溫度、總輸出功率、充放電效率等參數(shù)隨太陽能集熱器熱負(fù)荷的增大而升高，在本文設(shè)計工況下，充放電效率高達83.5％，較傳統(tǒng)AA-CAES系統(tǒng)增長幅度較大。
　　此外，本文設(shè)計增加了高、中、低溫三罐梯級蓄熱子系統(tǒng)和ORC余熱發(fā)電子系統(tǒng)并模擬。定義能量效率、一次能源折合效率、電能折合效率等指標(biāo)，從不同角度對比系統(tǒng)優(yōu)劣，可知:

4、在空壓機總輸入功率相同的條件下，采用三罐蓄熱的先進絕熱壓縮空氣儲能—太陽能—余熱發(fā)電聯(lián)合系統(tǒng)(AA-CAES+CSP+ORC)的熱能損失最小、熱力性能最優(yōu)，且可以保證系統(tǒng)中的低溫?fù)Q熱工質(zhì)供應(yīng)充足。
　　最后，本文對儲氣室內(nèi)的空氣壓力、溫度以及總儲氣量在儲能及釋能過程中的實時變化規(guī)律進行了理論公式推導(dǎo)，得知其與充放氣質(zhì)量流量、時間、多變指數(shù)、以及充放氣過程前的狀態(tài)參數(shù)等有關(guān)。計算了充放氣時間、放氣總理論功等指標(biāo)，并定義儲氣室能量密度