中国知网查重 高校在线论文查重入口

立即检测
  • 58 元/篇
    系统说明: 知网职称论文检测AMLC/SMLC是杂志社专用系统,针对投稿论文、评审论文、学校、单位职称论文的学术不端重复率检测系统。
  • 328 元/篇
    系统说明: 知网本科论文检测PMLC是最权威的大学生毕业论文检测系统,含“大学生论文联合对比库”,国内95%以上高校使用。检测结果和学校一致!
  • 498 元/篇
    系统说明: 此系统不支持验证!可用作研究生初稿检测,相比知网VIP5.3缺少“学术论文联合对比库”,检测结果有5%左右的误差!(论文中若参考往届研究生论文,重复率误差会较大)
  • 128 元/篇
    系统说明: 大分解论文检测系统,对于想检测学术不端文献检测系统,而又价格便宜的同学可以选择,限每篇2.9万字符,结果与大学生PMLC、硕博VIP定稿系统有出入!
  • 68 元/篇
    系统说明: 知网论文小分解检测系统,适合中国知网初稿查重,数据库和定稿查重不同。结果与本科PMLC,研究生VIP5.3有出入,限每篇1.4万字符!
  • 3 元/千字
    系统说明: 学术家论文重复率检测系统,支持学位论文、毕业论文、投稿论文、职称评审论文,提供全文对照,word标红报告,性价比超高!
论文方式解析-压缩空气储能系统循环效率的分析
时间:2021-04-28 18:02:48

  压缩空气储能技术拥有较大的储能容量、储能效率的优点,因此得到了快速发展,并且有希望成为解决大规模可再生能源开发利用问题的重要选择之一。本文主要对压缩空气储能的原理进行理论分析,根据热力学定律,对压缩空气储能系统进行热力学计算,并找出压比对压缩空气储能系统的影响。首先,通过对储能功率是55.34MW,释能功率是154.51MW储能系统的热力学计算,得到该系统的热耗是3890.34kJ/(kW·h),能量转换效率为54.28%。然后通过对压缩空气储能的定压比和变压比两种运行方式的计算与比较,得到变压比运行系统充放电效率要高于传统的定压比系统。

  为了解决传的统化石能源的匿乏以及环境的日渐恶化这两大问题,人类正在寻求新的可以替代的清洁能源,所以可再生的清洁能源被人们重视起来。因为政府以及人民越来越重视新能源的开发与利用和国家政策的偏向,太阳能等可再生能源得到飞快的发展。截至2012年底,国际风电装机容量己经达到2.82亿kW,光伏发电装机容量达到1.01亿kW,新能源为主的非水可再生能源发电量己经占到总发电量的4.7%[1]。因为自然资源条件决定了利用可再生的能源发电的经济性和可靠性,并且在可再生能源发的电过程具有显著的波动性,所以可再生能源在发展的过程中会被限制。在调节以及控制的过程中是很困难控制这两种性质,因此,如果将这种可再生能源发电大规模的并入电网,电网的安全以及稳定运行会被造成很大的影响。弃风、弃光现象使可再生能源发电的利用率长时间处于很低的程度,对可再生能源的发展过程造成非常大的影响。

  此外,在电网的用电高峰时,由于峰谷差的存在,造成电能供应不够,所以必须拉闸来限制电量的使用,虽然调峰电厂可以通过启动调峰的方式来调节,但在调峰的过程中会使机组效率降低,并且非计划停机也会使用来调峰的机组设备部分停运,造成资源浪费。虽然能够通过电厂降低负荷来调节用电的低谷时出现的电量过剩,但是电厂的运行效率也会被大幅度降低。电网削峰填谷的难度将会随着峰谷差不断増大而变的越来越大。

  压缩空气储能技术现在已经被验证是一种可以被实现的储能的储能技术,该技术已经相对成熟。通过能量转化方式,用电低谷期多余的电能被压缩空气储能系统的压缩机组以压缩空气的压力势能的形式存储到储气罐中。储气罐内存储的压缩空气在用电的需求增加时被释放出来,被加热后通过涡轮机,把压缩空气的压力势能等能量转变为电能,用来达到用电高峰期的用电需求。压缩空气储能系统可以实现电网的“削峰填谷”来稳定电力的负荷,进而提高电网的可靠性及稳定性。不稳定的能源可以被压缩空气储能系统“拼接”起来,进而成为电力供应基本负荷的一部分,可以减少甚至消除可再生能源部分在电力供应中逐步增加对电网带来不利的影响。

  1.2压缩空气储能技术国内外研究现状

  1.2.1国外研究现状

  在经历了40多年的时间,CAES系统已经实现了商业化运行。世界能源价格波动是影响压缩空气储能技术的发展主要的因素。目前,世界上已经有两座大规模的压缩空气储能电站被投入商业化运行。目前,己有两座大规模压缩空气储能电站投入了商业运行[2]。在1978年,第一座压缩空气储能电站被德国建成,并被投入商业化运行。在Huntorf压缩空气储能电站运行的早期阶段,高压空气进入高压涡轮机以前,在燃烧室内被加热到550℃。一级膨胀后的压力下降到大约1MPa,然后压缩空气进入低压燃烧室内,被再次加热到825℃后,再进去涡轮机做功发电。按照现实的数据可以得知,压缩机组只需要将近0.85kW·h的电能,系统就能生产1kW·h的电能,同时,需要用燃料的形式给系统提供热量,提供的热量相比较于燃气轮机6700~9400kJ/kW·h的热量需求要少一部分。系统冷态启动到满负荷大约需要6分钟,充电的时间和放电的时间比大约为4:1。为了提高系统的循环效率,Huntorf工厂在2006年改造了涡轮机的发电部分,并且优化了操作的参数。为了保障系统安全,压缩空气在进入高压涡轮机后,在保持压力不变的情况下,其温度从550℃被降低到490℃。低压燃烧室温度被提高到945℃,以此来提高工质的做功能力。系统在被改造完成之后,其最大的输出功率被提高了30MW,从290MW被提高到320MW。在二十世纪九十年代初,McIntosh电站在美国Alabama洲被建造成功,是世界第二座大型的D-CAES储电站,放电功率为115MW,可以连续发电26个小时。相比于Huntorf电站,McIntosh电站只有一个储气室,其容积为5.6×105m3。为了减少燃料的消耗,美国McIntosh工厂不仅二次利用了末级透平的排放空气余热,而且还在最后一级涡轮机排气的地方安装了热回收器,使用低压涡轮机的排气余热来加热储气室的压缩空气。通过这种方法,压缩空气可以被加热到296℃左右,根据实际的数据,在功率相同的情况之下,可以减少25%左右燃料的使用,系统的循环效率可以被提高到53%左右。除了McIntosh电站外,美国许多州都进行了与压缩空气储能技术相关的研究与推广。由于1991年McIntosh储能电站的成功,美国许多机构开始关注压缩空气储能技术。美国Ohio州Norton从二十一世纪初开始建造一座由9台300MW的机组组成的压缩空气储能商业电站。该系统的储气洞穴是一个位于地下670米岩盐层洞穴,总容积为9.57×106m3。压缩空气被压缩在储气洞穴内部,可以使涡轮机在2天的时间里不间断发电。加利福尼亚的一个公司打算在二十世纪二十年代初建造一座发电功率为300MW、发电的时间为10小时的D-CAES系统。

  在2001年,输出功率为2MW的上砂川盯压缩空气储能示范电站在日本被建成并投入运行。储气室是一个在地下450米的废弃煤矿洞,储气压力的上限为80bar。

  瑞士的ABB公司正在研发一种能够联合循环的压缩空气储能系统,该项目发电机能够被同轴的燃气轮机和汽轮机进行驱动。正在开发输出功率为420MW、储气压力为35bar的储能系统,该系统的充气过程大约需要8小时,机组效率最高可以70%左右,储气装置是硬岩地质的地下洞穴,采用水封的方法储存压缩空气。目前,在商业化运行压缩空气储能电站的建设方面,德国和美国已经取得了重大的突破,日本和瑞士在研发方面也有所建树。除此之外,俄罗斯、意大利等国家也开始着手于研发压缩空气储能技术。

  1.2.2国内研究现状

  近几年,我国国内也逐渐重视CAES的研究。跟国外的一些国家相比,虽然我国对CAES技术的研究开始的时间相对较迟,但在许多领域也取得了一定的成果。

  中科院工程热物理研究所从2009年开始对超临界压缩空气储能技术进行研究。目前容量为15kW的储能实验系统己经被建成,正在建设的还有1.5MW的示范系统。2012年,储能领域的重大科技专项研究被国网公司设立,由清华大学等三所学院合作研,共同研究压缩空气储能发电系统中的关键技术。此外,华北电力大学等多所大学也展开了对压缩空气储能系统的理论和实验层面的研发工作。

  在理论分析方面,华北电力大学张伟德等利用化工流程软件AspenPlus对世界第一座商业运行的压缩空气储能电站Huntorf电站进行了流程模拟,并根据模拟结果对电站的热为特性进行了详细的分析,从而得出结论指出此压缩空气储能系统在燃烧室燃烧和排气环节产生了较大比例的畑损失[3]。杨启超等人依据传统压缩空气储能系统的工作原理,运用热力学分析的方法,建立了压缩储能过程和释能膨胀过程的模型,并对此进行了热力学分析。利用储能效率和储能密度对压缩空气储能系统性能进行评价,从而进一步揭示了此系统在等温过程、绝热及多变过程中的工作特性,分析并且比较了恒容和恒压两种不同储气方式对系统性能的影响规律[4]。杨科等对先进绝热压缩空气储能系统进行了分析,以规模1.5MW的系统为例,进行了系统的设计计算,分析了压缩空气储能系统的性能和应用前景[5]。李连生等对微小型压缩空气储能系统进行了研究,研巧了储气压力和流量等系统的参数对系统运行效率和输出功率的影响[6]。鹿院卫等人采用热经济学方法分别对典型压缩空气储能系统的经济性和SC-CAES系统的经济性进行了分析。邓广义等利用开口系统稳定流动能量方程及绝热方程分析了压缩空气储能系统的运行持性[7]。

  1.2.3发展趋势

  地理条件和化石燃料限制了传统压缩空气储能,并且应用的局限比较大,而超临界压缩空气储能正处于实验研究阶段,先进绝热压缩空气储能和深冷液化空气储能具有实际推广应用条件。目前储能效率和造价成本限制了新型压缩空气储能发展,因此,总体的发展趋势是克服地理资源的限制、增加系统的效率、减少成本支出。

  新型的压缩空气储能系统一般有压缩、储气、蓄热/冷、回热/冷、膨胀发电等子系统。系统的发电效率与子系统相关,因此可以通过提升各个子系统的性能来改善系统的储能效率。压缩机是压缩过程中最主要的部分,决定着储能过程中的效率。通过开发流量大、效率高、排气温度高的压缩技术,合理地提高压缩机的排汽温度,可以提高系统的蓄热温度以及回热温度,有助于提升系统总体的储能效率,并且满足压缩空气储能系统的具体需求。蓄热回热系统在吸收压缩热传递给蓄热装置和释放压缩热用于空气膨胀前回热的过程中,能够起到非常重要的作用,它的参数对于系统的储能效率影响很大。提升蓄热回热系统的蓄热温度、效率也可以进一步的提高该系统的储能效率。系统的损失随着蓄热温度和回热温度的升高而减小,所以系统的储能效率也会随之升高。因为膨胀系统是压缩空气储能系统释能过程中热功转换最主要的部件,它的效率也直接影响着电站的总体储能效率。现在还没有专门的大型空气涡轮机。因此,开发新型高效的空气涡轮机同样能够提高膨胀系统的效率。

  合理的进行系统改良配置可以降低压缩空气储能的成本,进而减少各个子系统的花费,储热系统以与储气系统的成本降低空间最大。为减少系统的建设成本,将主要研究蓄热/冷技术,寻找成本较低的蓄热/冷工质,减少蓄热/冷系统的成本。通过参照目前已经成熟的光热蓄热技术,可以降低高温蓄热系统的成本花费。因为能够承受储气压力和规模完全满足压缩空气储能系统的需求,并且其造价远远低于一般容器,因此盐穴储气已经被广泛的应用于天然气存储中。为了保障系统安全高效的运行,防止浪费系统成本,也可以合理的设计辅助系统的形式和规格。

  1.2.4存在的问题

  目前运行的压缩空气储能还有许多不足。一方面,耐高压并且容量大的储气装置束缚了大规模的压缩空气储能系统。因此,系统需要容量大、压力高的储气室成了限制压缩空气储能技术推广应用的障碍之一[8]。只有突破压缩空气储能系统需要大容量、耐高压的洞穴等储存高压空气的限制,提高系统的循环效率,压缩空气储能技术才会有更广阔的应用领域[8]。另一方面,压缩空气储能技术的循环效率比其他的储能技术低。Huntorf压缩空气储能电站的循环效率仅为42%,McIntosh压缩空气储能电厂技术改进后达到54%[9],相比其他储能技术75%以上的效率,依旧偏低。

  1.3本文主要研究内容

  本文主要对压缩空气储能的原理进行理论分析,根据热力学定律,对压缩空气系统的原理进行理论分析,并对系统的储能阶段和释能阶段进行热力学计算。通过热力学计算找出压缩机压缩过程中压比对压缩空气系统的影响。

  第二章压缩空气储能系统的热力学分析和计算

  2.1压缩空气储能原理的理论分析

  传统的压缩空气储能是一种能量存储系统,是根据燃气轮机的技术原理提出的。压气机将环境空气压缩升压,然后把高压气体送入燃烧室,跟其它燃料混合燃烧,产生的高温高压的烟气再进入涡轮机做功。因为燃气轮机的压缩机与涡轮机机同轴,所以,需要使用大约65%的涡轮机输出功来带动压气机,所以燃气轮机的净输出功大约只有涡轮机输出功的35%。

  压缩空气储能技术来自于燃气轮机的工作原理,不同的地方是在压缩空气储能工作的过程,空压机与涡轮机不在同一时间工作。当电网处于用电低谷的时候,空压机开始运转,能够用较低的成本储存多余的电能。当电网处于用电高峰的时候,涡轮机机开始运转,把储存在系统中的能量以电能的形式释放出来。在某种特定的工况下,使用同样的燃料消耗量,压缩空气储能系统能够比传统的燃气轮机多发出大约2倍的发电量。因为在系统放电的时候涡轮机做功所产生的电能没有被空压机使用,所以与传统的燃气轮机相比,压缩空气储能系统的输出功率大约是它的3倍。

  压缩空气储能系统工作周期大多都是24小时,但也可以根据地方的需求,改变成7天或着更长的时间。当出现电价波动的时候,压缩空气储能系统在充电和放电两种模式下能够快速进行的转换。相比于其他的储能技术,CAES技术拥有低成本、高效率等的优点。

  2.2压缩空气储能系统的热力学分析及计算

  2.2.1研究及分析方法

  本文对CAES的热力学分析及计算使用了开口系统的能量守恒方程。储能阶段采用了多级压缩-级间冷却技术,以此来减少能耗,还采用了等压缩比的多级压缩设计方法。两级涡轮组成CAES的释能系统,低压涡轮机组的参考参数为GE9171E燃机的参数。文中使用的理论方程和术语如下:

  开口系统的稳定流动能量方程是:

  (2-1)

  理想工质绝热过程做功方程是:

  (2-2)

  储能系统热耗定义式:

  HR=Q/E(2-3)

  在公式中,Q代表使用天然气的热量,单位是kJ;E代表装置发出的电能,单位是kW·h。

  (2-4)

  在公式中:代表储能系统的能量转化效率;代表释能阶段涡轮机组输出的总功,单位是kJ;代表储能阶段压缩机的组消耗总功,单位是kJ;代表通过燃烧室时由天然气提供的热量,单位是kJ。

  2.2.2储能阶段工质参数及耗功特性分析

  单级增压比为4.357的三级压缩机组成了CAES的储能阶段,工质的压力从入口的0.1MPa被压缩到9.0MPa,然后进入后置冷却器,被降温到9.0MPa/295.34K之后,再被储存到容积是40000m3的位于地下的储气洞穴。表3-1列出的数据是系统储能阶段的参数。工质进入压缩机CR1后,其状态从0.1MPa/298.15K在0.85的绝热效率基础上被压缩到0.472MPa/487.53K,再被压缩机CR1后冷却器等压降温到0.472MPa/295.34K,再进入压缩机CR2完成第二级的压缩。系统的储能过程在此条件下的消耗的总功量是567.83kJ/kg,使用的总电功率为5.534×107W。

  2.2.3释能阶段热力学过程及热耗特性分析

  机组供应1kW·h的电能对天然气燃烧的热量的需求可以通过热耗的数据得到。为了降低CAES对外来供热量的需求,需要对回热装置进行部署以及对会热参数进行改良,以此提高对涡轮机内部的烟气余热的回收效率。图2-1是CAES释能过程中的热力学过程曲线,

  表2-2是系统内工质的相对应的温度值。涡轮TU1入口处工质的状态是4.0MPa/772.25K,涡轮TU2对照燃机GE9171E(其相对内效率是0.82)选取的入口处工质的状态是1.24MPa/1403.32K,从涡轮TU2排出气体的温度是808.42K。

  表2-1储能阶段的压缩机耗功和压缩空气参数

  Table2-1Compressorpowerconsumptionandcompressedairparametersduringenergystorage

  指标 数值

  

  压缩机CP1 CR1入口 CR1出口

  温度/K 295.34 487.53

  压力/MPa 0.1 0.472

  耗功/kJ·kg-1 190.2

  储能阶段

  总耗功/kJ·kg-1 567.83

  总功率/MW 55.34

  图2-1带回热的压缩空气膨胀做功热力过程曲线

  Fig.2-1Thermalprocesscurveofcompressedairexpansionwithrecuperationforwork

  在这套压缩空气储能系统的数据下,涡轮TU2排出气体的温度808.42K比涡轮TU1入口处的温度772.25K高了36.17K,所以涡轮TU2的尾气余热可以把涡轮EP1入口工质的气体温度从T1被提高到T2。表2-3列出了该系统的输出功率和热耗性能的数值。工质在涡轮TU1里的理论输出功率为218.55kJ/kg,涡轮TU2的理论输出功率为717.32kJ/kg,两级涡轮机在0.82的相对内效率的条件下,对外输出的功率是154.76MW。工质在涡轮TU1内由回热器加热,在涡轮机TU2被低压燃烧器再次加热,储能系统的热耗在这个条件下可以被减少到3890.34kJ/(kW·h),与美国Dresser-Rand公司推行的SmartCAES的热耗[热耗为4114.50kJ/(kW·h)][8]相比较,降低了224.2kJ/(kW·h)。在这个方案中,涡轮机的高压燃烧器被多级压缩-级间冷却和回热器所替代,设计CAES的储能阶段功率是55.34MW、释能阶段功率是154.51MW,能够完成54.28%的能量转换率。

  表2-2热力学过程曲线相应部位的温度值

  Table2-2Thetemperaturevalueofthecorrespondingpartofthethermodynamicprocesscurve

  项目 气源 TU1入口 TU1出口 TU2入口 TU2出口 回热气排气

   T1 T2 T3 T4 T5 T6

  温度/K 297.15 772.25 583.85 1403.32 808.42 336.52

  

  表2-3释能阶段涡轮机功率输出及热耗特性数据

  Table2-3Turbinepoweroutputandheatconsumptioncharacteristicdataduringenergyrelease

  理论输出功率/kJ·kg-1

  流量/kg·s-1

  涡轮效率 实际输出功/MW 涡轮总功/MW

  涡轮EP1 涡轮EP2 涡轮EP1 涡轮EP2

  218.55 717.32 200 0.82 34.17 116.28 151.51

  回热器/kJ·kg-1 燃烧器/kJ·kg-1 储能系统热/kJ·(kW·h)-1 Dresser-Rand[8]/kJ·(kW·h)-1 系统效率η/%

  475.31 811.26 3890.34 414.50 54.28

  2.3小结

  本章节对压缩空气储能系统的原理进行了理论分析,利用热力学定律,对储能功率是55.34MW,释能功率是154.51MW的储能系统进行了热力学计算。根据计算的结果得知,在储能过程中依靠三级压缩机可以在耗功是55.34MW基础下,得到流量是100kg/s、压力是9.0MPa的被压缩的气流。在释能过程,可以利用第二级涡轮机内部的808.42K高温烟气对做功气体升温。结合储能过程及释能过程的优化,在55.34MW功率下,CAES第一次储能的时候可以在半天的时间内不间断储存能量,在151.51MW的功率下,CAES可以不间断放电3小时(储气洞穴内部的压缩空气的压强降低到4.01MPa),系统的热耗是3890.34kJ/(kW·h),系统的能量转换效率为54.28%。

  第三章变压比对压缩空气储能系统的影响

  3.1压缩机数学模型

  压缩机的内部工作在理想的情况下可以被看作一个绝热阶段,确定进口处的气体温度后,压缩出口处的气体温度是:

  (3-1)

  在公式中:代表系统压气机的等熵效率;代表被压缩后的气体温度;代表这一级的压比;代表压气机入口的气体温度;代表系统的定熵指数;。

  压缩机的总功耗为:

  (3-2)

  在公式中:代表第a级的压气机的功耗;N代表压气机的总级数;代表定压热容比;代表流经压气机的质量流量。

  3.2换热器数学模型

  在储能系统中,第a级换热器进口的介质温度是第a级压气机出口的气温,那么第a+1级压气机进口的气温就是第a级换热器出口的气温。所以,如果已经得知第a级换热器的进口介质温度和换热器效能ε,那么可以得到出口气体温度的公式是:

  (3-3)

  3.3储气装置数学模型

  储气装置可分为天然存在的和人工建造的两种,其可以被看作成一个控制容积,在储能阶段和释能阶段中都符合质量守恒定律,因此可以得到:

  (3-4)

  在公式中:代表储气装置流出工质的质量流量;m代表进入储气装置内部的气体质量。由能量守恒定律可知:

  (3-5)

  在式中:u代表气体的动能;代表压缩过程单位质量气体的焓值;表示储气装置内部的温度;表示膨胀过程单位质量气体的焓;A表示储气装置和外界环境的接触面积;H表示系统的对流散热系数;表示外界的环境温度。

  气体状态方程在理想状况下会更容易对上一个公式进行计算:

  (3-6)

  在公式中:p表示理想气体的压力;V是理想气体的体积;T是理想气体的温度。

  把储气装置看成一个定容绝热的模型,因此H的值是0。根据公式(3-5)和公式(3-6)可以得到储气装置中温度分别与压力、时间的关系为:

  (3-7)

  在式中:代表系统储气装置的容积;代表储气装置内部的气体压力;代表储气装置入口处的气体温度;代表气体的定容热容比。

  3.4系统仿真模型

  根据上述的数学模型,我们建立传统定压比压缩和包含不同级数下的各种变压比方式二、三和四级变压比压缩系统。图3-1(a)是二级压缩定压比系统,图3-1(b)二级变压比系统,图3-2是三级变压比系统,图3-3是四级变压比系统。

  图3-1压缩空气储能系统模型

  Fig.3-1Simulationmodelofcompressedairenergystoragesystem

  图3-2三级变压比系统模型

  Fig.3-2Three-leveltransformerratiosystemmodel

  图3-3四级变压比系统模型

  Fig.3-3Four-stagetransformerratiosystemmodel

  图3-4系统结构参数

  Fig.3-4Systemstructureparameters

  以TICC-500储能系统的数据为参数[10],系统参数如图4-4所示。通过模型计算得系统充放电的效率,并与传统的定压比系统进行比较。为了方便表达,将不同的变压比运行方式以数字表示,中间以“-”连接,压缩级数即为数字位数。

  3.5系统充放电效率:

  系统在储过程中压缩机做功需要消耗电力来完成,在释能过程中涡轮机被压缩的气体驱动,从而产生电能。因为非补燃系统没有外部能量的介入,所以系统在能量存储及转换过程中的充放电效率能够作为衡量整个系统的效率的标准,定义为:

  (3-8)

  在公式中:是表示膨胀时间;表示膨胀机的功耗;表示压缩机的输入电功率;表示压缩时间;表示膨胀机的输出电功率。

  被储存的气体用于释放能量是补燃式压缩空气储能系统的储能阶段和释能阶段的关系,而且气体的存储量不会因为改变压比而降低,所以该系统完全可以使用变压的方式。对于先进绝热压缩空气储能系统,储能阶段吸收的能量需要满足释能过程的需要,变压比方式虽然降低了部分功耗,但是也减少了蓄热装置吸收的热量,但相对于整个储能过程,减少部分机组运行的时间非常短暂。因此在储能过程中,并不会减少太多的吸热量,对释能过程并没有多少影响。已知文献[10]中TICC-500系统膨胀机功率0.5517MW,释能的时间为60分钟,那么传统的定压比系统的充放电效率为:

  1-1型变压比储能系统的充放电效率:

  2-1型变压比储能系统的充放电效率:

  把第二级,第三级以及第四级压缩系的统结果汇于表3-1中。

  表3-1系统仿真结果

  Table3-1Systemsimulationresults

  压缩级数 运行方式 储能时长/s 功耗/GJ 系统效率/%

  2 定压比 16052 5.880 33.78

   变压比 1-1 16188 7.750 34.54

   2-1 15234 5.701 35.71

  3 定压比 16750 5.306 37.43

  

  变压比 1-1-1 16736 4.853 40.92

   2-1-1 16380 4.824 41.17

   3-1-1 16243 4.803 41.35

  4 定压比 17036 5.113 38.84

  

  变压比 1-1-1-1 17028 4.724 42.04

   2-1-1-1 16647 4.537 43.77

   3-1-1-1 16592 4.463 44.51

   4-1-1-1 16503 4.467 44.46

   1-2-1-1 16302 4.462 44.51

   2-2-1-1 16135 4.431 44.82

   3-2-1-1 16058 4.402 45.12

   4-2-1-1 15983 4.398 45.16

  3.6小结

  根据表4-1可得,与传统的定压比运行相比,变压比运行系统充放电效率要高于传统的定压比系统,而且系统的充放电效率会随着级数的增多而提高。

  第四章结论

  储能技术在一定程度上可以减弱新能源入网以及电网峰谷差等带来的不利影响。压缩空气储能技术拥有容量大、工作时间长、经济性好、安全性高和系统效率高等优势,将是有效解决我国大规模储能问题的重要选择。本文主要对压缩空气储能系统进行理论分析,对压缩空气储能系统过程中气体压缩和释放过程进行热力学计算。并通过计算得出压缩机压比对系统循环效率的影响。本文的结论如下:

  (1)利用热力学定律,对储能功率是55.34MW,释能功率是154.51MW的储能系统进行了热力学计算,得到系统的热耗是3890.34kJ/(kW·h),系统的能量转换效率为54.28%。

  (2)通过热力学计算,得出变压比运行系统的充放电效率比传统定压比系统的高。