一种新型压缩空气储能系统的理论分析

根据中国西部干旱、缺水、高风沙和限制使用天然气的地区特点,提出了一种压缩空气储能的技术方案,并对其储能过程和发电过程进行了热力学分析,重点分析了压缩过程指数、最高储气压力和透平进气温度对系统能量转换效率的影响规律。研究结果表明:(1)系统电耗随多变指数的升高基本保持不变,能量效率都随多变指数的升高而增加,而热耗随多变指数的升高而大幅减小。(2)系统电耗和热耗都随压缩空气储能系统高压储气室内压力的变大而增加,而系统的能量效率随压缩空气储能系统高压储气室内压力变大而减小。(3)系统电耗和热耗都随高压气体透平进气温度的升高而下降,而系统的能量效率随高压气体透平进气温度的升高而升高。该研究对在中国开展和大规模推广应用压缩空气储能技术具有一定的参考价值。     

压缩空气储能系统分析及多目标优化

为解决压缩空气储能系统热力学性能与经济学性能相互制约的问题,本文同时考虑热力学性能与经济学性能对系统进行优化.首先建立了系统的热力学模型和经济学模型,研究了关键节点参数对系统性能的影响规律,在此基础上以热力学评价指标能量效率和经济性评价指标单位能量成本为目标函数对系统进行多目标优化.研究结果表明:增大膨胀比、提高透平入口温度能够提高系统效率、降低发电成本;系统最佳运行工况条件下,能量效率可达55.12％,单位能量成本为396.60$/kW.     

基于压缩空气储能的新型冷热电联供系统性能研究

为了解决用户负荷需求在时间上的变动和传统冷热电联供（Combine Cooling, Heating & Power, CCHP）系统大部分时间处于非设计工况下运行导致系统的能源利用效率较低的问题,提出了一种耦合压缩空气储能系统（Compressed Air Energy Storage system, CAES）和蓄热装置的新型CCHP系统（CAES based CCHP system,CAES CCHP）,建立系统的热力学模型,在给定的充、放电工作条件下对CAES CCHP系统的热力学性能进行分析,并对影响该系统性能的CAES压气机压缩比、透平进气口压力、流经CAES的烟气质量流量3个关键参数进行敏感性分析。研究结果表明：CAES CCHP系统能实现冷热电灵活调控,且系统的CAES功转换效率为57.41%,一次能源利用率、一次节能率及火用效率分别为76.22%,24.84%和31.97%,比传统的CCHP系统分别提高10.97%,18.15%和7.58%。     

匹配新能源电能并网的压缩空气储能站性能研究

  [目的]  压缩空气储能系统在电能释放环节依托节流降压阀进行调压的方法,存在较大的空气压力能损失,降低了压缩空气储能系统的能量转换效率。  [方法]  引入喷射调压理论,通过高压流体对低压流体的自动卷吸作用获得中压流体的方法来完成调压过程,减少由节流降压阀引起的压力能损失。在研究过程中,分别构建了融合“节流阀调压”、“固定式匹配器调压”以及“可调式匹配器调压”三种不同调压方式的压缩空气储能系统并进行了性能比较分析。  [结果]  研究结果表明:“固定式匹配器调压”方法与“可调式匹配器调压”方法通过压力能回收,使得首台膨胀机可做功气流总量分别增加了2%与4.1%,储能系统的能量转换效率也由节流阀调压储能系统的59.26%分别提升至59.60%与59.97%。  [结论]  性能优化后的压缩空气储能系统能够服务于新能源电能并网需求,通过储能站与新能源电能发电站形成联合体的方式,促进新能源电能的消纳。     

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...     

等温压缩空气储能系统液气传热特性研究

等温压缩空气储能（I CAES）无需补燃、能源利用率高且碳排放低,在大规模储能领域具有重要应用前景。在建立喷雾的I CAES系统的液气传热模型基础上,通过数值方法分析了喷雾流量对I CAES液气传热特性的影响规律。结果表明：采用喷雾方法能够有效抑制压缩和膨胀过程的温度变化、强化液气传热并实现理想I CAES过程;增大喷雾流量能够降低压缩功耗、提高膨胀做功并降低停机储气过程压损,可提高系统指示效率和储能效率。     

共享设备的恒压喷水压缩空气储能系统性能

提出一种新型恒压喷水压缩空气储能系统,利用废弃煤矿等地下洞穴,在水下布置尼龙布管储存压缩空气,形成以地下洞穴为下库,地面水池为上库的水力辅助恒压压缩空气储气体系;膨胀与压缩过程采用单级多缸随转式膨胀压缩两用机实现,导热油蓄能和放能过程采用共享设备原路返回方案。通过建立系统的热力学模型,分析了在空气入口处喷水控制压缩空气出口温度,以及由地下洞穴深度确定的压缩段出口空气压力,环境温度等因素对系统性能的影响。分析表明：在压缩机出口压力及温度为10 MPa和320℃、环境温度25℃、换热端差10℃和膨胀压缩两用机等熵效率0.85的工况条件下,储能系统转换效率达到66.6%。     

压缩空气储能电站电价及经济性研究

压缩空气储能电站电价模型由容量电价和电量电价两部分组成,研究表明,当储能电站造价为8500元/kW时,每年的容量电价为1223元/kW;电量电价为0.2166元/kWh,约为当地燃煤标杆上网电价的55%。用本模型确定的电价测算的工程项目内部收益率为7.51%,回收期11.86年。当电站造价分别为8500元/kW、8000元/kW和7500元/kW时,对应的年容量电价分别为1223元/kW、1154元/kW和1085元/kW。储能电站运行小时为0时,项目投资内部收益率为7.1%;随着利用小时的增加,项目投资内部收益率会略有提高。研究结论可为政府主管部门制定压缩空气储能电站相关电价政策提供依据。     

压缩空气蓄能（CAES）系统综述

介绍了一种新型的大规模蓄能技术——压缩空气蓄能（Compressed Air Energy Storage,CAES）,CAES系统响应快、容量大、成本低、寿命长,逐渐成为了全球第二大蓄能技术。根据CAES系统的容量不同,将CAES系统划分为大型CAES、小型CAES和微型CAES3种,并针对3种不同容量级的CAES,详细介绍了其组成及现状,对技术特点与难点和应用领域及场景进行了分析与概述。对CAES系统的研究方向与发展前景进行了展望。     

先进压缩空气储能系统模拟与效率分析

为了解决温度变化对压缩空气储能系统中设备材料和系统效率的影响,提出了一种通过调节空气质量流量来控制温度变化的方法,利用Aspen Plus Dynamics软件建立系统模型,研究进气温度和流量比对系统效率的影响.结果 表明:相比定压比方式,在变压比下系统效率更高;进气温度对系统效率的影响不明显;流量比相同时,系统效率变...     

Efficiency Analysis of an Arrayed Liquid Piston Isothermal Air Compression System for Compressed Air Energy Storage

Compressed air energy storage(CAES) is an important technology in the development of renewable energy. The main advantages of CAES are its high energy capacity and environmental friendliness. One of the main challenges is its low energy density, meaning a natural cavern is required for air storage. High-pressure air compression can effectively solve the problem. A liquid piston gas compressor facilitates high-pressure compression, and efficient convective heat transfer can significantly reduce t...     

大容量压缩空气储能关键技术

目的  压缩空气储能作为一种长时储能方式,在削峰填谷、电网调峰、新能源消纳、辅助服务等方面具有广阔的应用空间,对于推动“碳中和、碳达峰”背景下加快推进构建以新能源为主体的新型电力系统具有重要意义。 方法  文章首先从压缩空气储能技术原理、技术分类对压缩空气储能的技术现状进行分析总结;根据已有技术,创造性地提出了中国能建压缩空气储能系统解决方案,即高压热水储热的“中温绝热压缩”技术路线以及低熔点熔盐+高压热水联合储热的“高温绝热压缩”技术路线,并介绍了系统集成及优化、主设备选型、储热介质、储气库、数字化网储协调等技术关键点。最后,围绕2条技术路线,分别介绍了相应的工程案例。 结果  研究表明,需要综合考虑压缩机系统、膨胀机系统、储热系统、储气系统等各系统的物质流、能量流耦合特点,开发适用于压缩空气储能用的压缩机、膨胀机、换热器等关键设备及地下储气库、网储协调等关键技术,进而提升电站转换效率。 结论  通过研究以期为后续开展压缩空气储能电站工程化提供科学参考。     

压缩空气蓄能系统热经济学分析

采用热经济学分析方法对超临界压缩空气蓄能系统与压缩空气蓄能系统(CAES)的经济性进行分析.系统输入电能以大工业110 kV低谷电价0.309 9元/(kW·h)和燃气价格为2元/m3为例进行计算,利用EES软件进行模拟.结果表明:超临界压缩空气蓄能系统较CAES更为经济有效,可以达到调节电网负荷的目的,且可以提高可再...     

压缩空气储能技术现状与发展趋势

在分析传统压缩空气储能（CAES）技术的工作原理和技术特点的基础上,介绍了压缩空气储能技术的发展,包括非绝热压缩空气储能技术（D-CAES）、绝热压缩空气储能技术（A-CAES）、液化空气储能技术（LAES）和超临界压缩空气储能技术（SC-CAES）等,并给出了评价不同系统性能的技术参数。以国际上第一座压缩空气储能电站——德国Huntorf电站的运行参数和相关情况为例,分析了D-CAES技术的应用情况;对压缩空气储能技术在美国及其他国家和地区的应用和发展现状进行分析。通过对比不同的压缩空气储能技术方案,分析了A-CAES、LAES、SC-CAES及LCES储能系统的先进性、竞争优势与不足,分析了未来CAES技术的发展趋势。     

等温压缩空气储能技术综述

压缩空气储能是解决当前我国遇到的环境问题和能源问题的重要方式之一,其未来的发展方向至关重要。本文综述了不同压缩空气储能系统,通过能量循环效率公式分析了各系统的效率,简要介绍了等温压缩空气实现技术,并结合我国新能源利用率低的现状,提出了一种耦合可再生能源的等温压缩空气储能系统,该系统可作为未来我国压缩空气储能系统可持续的、清洁环保的发展方向。     

Compressed Air Energy Storage in an Electricity System With Significant Wind Power Generation

In this paper, a stochastic electricity market model is applied to estimate the effects of significant wind power generation on system operation and on economic value of investments in compressed air energy storage (CAES). The model's principle is cost minimization by determining the system costs mainly as a function of available generation and transmission capacities, primary energy prices, plant characteristics, and electricity demand. To obtain appropriate estimates, notably reduced efficiencies at part load, start-up costs, and reserve power requirements are taken into account. The latter are endogenously modeled by applying a probabilistic method. The intermittency of wind is covered by a stochastic recombining tree and the system is considered to adapt on increasing wind integration over time by endogenous modeling of investments in selected thermal power plants and CAES. Results for a German case study indicate that CAES can be economic in the case of large-scale wind power deployment