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发布时间:2018/01/19 点击量:
压缩空气储能技术(简称:压空),它与抽水蓄能齐名,牙科空压机系统复杂,比如受地域影响等。压缩空气储能技术(简称:压空)。压缩空气储能属于物理储能方式的一种,它与抽水蓄能齐名,无论是存储时间、放电功率、还是运行寿命,都有着卓越的表现,但它同样有着自身的缺点,比如系统复杂,比如受地域影响等。一、压缩空气原理压缩空气的基本原理很简单,若需要更近一步解释,充气时储存能量,膨胀时释放能量。原理不能解决任何问题,要从温度、容积等方面着手,一步步深入介绍。1.温度先强调一点:温度是一种能量。对于压缩机而言,压缩过程温度越低,耗费电能越少,降低压缩温度,在空压机的出口增加了。以回收压缩热,在膨胀机(或涡轮机)的入口增加回热器,以提高进气温度。该系统叫称为回热式系统。相较于原理型系统,然而它的不足在于。如图3变异2。,对外进行绝热处理。一切比较完美,但还忽略了一点,即使100%回收利用,引进额外热源,推进涡轮机旋转发电。请看图4变异3。对比以上系统,它的可靠性最高,灵活性最优,果断采用这种方案。然而,变异3的引发的问题在于:消耗化石能源。此处必须加句评论,不用补燃,系统复杂程度会提高,可靠性也会有波动,平衡各个功能单元。2.压力谈到这里,那么小德告诉你又早了。还有一个参数没有讲,压力!与温度相比,压力的影响更加多元。,同等温度下空气密度越大,储能密度更高,初始入口压力越,有用功输出越高。现在的问题来了,能不能只使用一台空压机?但如果你真敢这么做,储电效率必然显著提高,在每台空压机后加装热回收器。当系统采用绝热压缩时,组成的系统如图6所示。采用燃气补热的系统。3.容积压空系统的技术痛点在于气体的密度太低,常压下空气密度为1.25kg/m3,即使在10MPa高压下密度也只有100kg/m3左右,相比水的1000kg/m3,差了足足十倍,这意味在相同储存质量下,空气的罐子要比水大十倍。要解决大规模空气存储的方法至少有3个:方法一,寻找废弃的矿井,进行密封承压方面的改造,然后将空气压入其中,2该方式操作灵活,完全不受地域地形限制,比如中科院在廊坊的示范项目,采用2个直径2.4m,长10m的储罐,储罐压力10MPa,安装还是运行,都要经过严格的检查。为了进一步减小储罐体积,有专家想到了改变形态,空气被液化,系统流程见图。4.冷热电三联供在储能领域,压空算是个另类,压空肯定毫无优势。但它在发电的同时,俗称冷热电三联供,其实原理没有任何改变,膨胀机出口的低温空气用于制冷。冷热电三联供的特点是能源利用效率高,若以热能利用为基础测算,系统效率可达70-85%。二、系统特点在储能家族中,压空和抽水蓄能属于一个阵营,即是一种可以大功率,长时运行的物理储能技术,各种技术对比见图10(CAES),技术特点如下:(1)输出功率大(MW级),持续时间长(数小时);(2)单位建设成本低于抽水蓄能,具有较好的经济性;(3)运行寿命长,可循环上万次。三、系统结构一套完整的压空系统五大关键设备组成:由空压机、储气罐、回热器、膨胀机以及发电机,结构详情如图11。1.空压机空压机是一种提升气体压力的设备。空压机的种类和压缩方式各不相同,表征为四个参数,一是工作压力区间,二是压缩比,即进出口压力比值,四是压缩功率与流量,压缩比3.5。2.储气罐储气罐是高压空气的出厂场所。这里还是要强调,温度是一种能量,60℃和20℃条件下,空气的能量大不一样,所以有必要对储罐进行保温处理,尽量维持罐内温度一致,减小对流损失。尺寸与耐压等级等制造问题,需交给工厂处理。3.回热器回热器是热交换器的统称,,冷却器。4.膨胀机膨胀机的英文名字叫turbine,也有叫涡轮机的,它的功能是通过膨胀,将空气的内能转化为动能,推动与之相连的发电机,又将动能转化为电能。5.发电机发电机是一种发电设备,将各种形式的能量转化成电能。四、压空系统应用领域(1)调峰与调频。(2)可再生能源消纳。可显著提高可再生能源的利用率。(3)分布式能源。大电网和分布式能源系统结合是未来高效、低碳、安全利用能源的必然趋势。在分布式系统中将会有很好的应用。五、性能评价指标为了更清楚表达工作过程的能量传递,小德借用了哈佛大学Azziz教授论文中的一张图,其中W为电功,Q为热量,箭头向内代表进入系统,向外表示系统输出,流程箭头代表空气流向。膨胀时向电网输出电能,都能直观看到,并且判断:系统用电越小越好,回收的热量越多越好,向外输出的电能越大越好。表征系统性能的参数主要有两个,一个是电能存储效率,另一个是系统能量效率。电能存储效率是电能输出与输入的比值,这对电网运营至关重要;                                           
  编写人:张义武