【摘 要】
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电力储能是调整能源结构、提高可再生能源大规模接入、提高能源安全性的关键技术.在所有的电力储能技术中,压缩空气储能(CAES)技术具有可大规模应用、低成本、较高效率、长寿命和环境友好的优点,但是传统的CAES 依赖大型储气室和燃料输入,使其应用受到限制.针对传统CAES 的问题,本课题组提出了一种新型的压缩空气储能系统——超临界压缩空气储能系统(SC-CAES),其摆脱了依赖大型储气室和燃料输入的限
【机 构】
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中国科学院工程热物理研究所,北京、海淀区北四环西路11号 100190;中国科学院大学,北京、石景山区玉泉路19号 100049
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电力储能是调整能源结构、提高可再生能源大规模接入、提高能源安全性的关键技术.在所有的电力储能技术中,压缩空气储能(CAES)技术具有可大规模应用、低成本、较高效率、长寿命和环境友好的优点,但是传统的CAES 依赖大型储气室和燃料输入,使其应用受到限制.针对传统CAES 的问题,本课题组提出了一种新型的压缩空气储能系统——超临界压缩空气储能系统(SC-CAES),其摆脱了依赖大型储气室和燃料输入的限制,且具有较高的系统效率和极高的能量密度.本文建立了一种SC-CAES 的热力学模型,并揭示了其热力学特性.计算结果显示该型SC-CAES 系统效率可达67.2％,比传统CAES 的系统效率约提高了19％～13％.能量密度可达3.4×105 kJ/m3,约为传统CAES 的18倍.同时对改型SC-CAES 系统各参数进行了灵敏度分析,发现：当储能压力为120～140bar,释能压力为65～76时,系统效率较高；系统效率与压缩机效率、涡轮效率、间冷器/再热器换热温差、间冷器/再热器压力损失近似呈线性关系；由于空气在蓄冷换热器中存在跨临界温度换热的情况,在系统效率与蓄冷换热器最小温差、低温泵效率、液体膨胀机效率的关系中,存在一个转折点,在转折点两侧,系统效率随各参数变化趋势相差较大；系统效率随压缩机效率、涡轮效率、蓄冷换热器最小温差(大于转折点参数时)等参数变化剧烈.由于SC-CAES 具有相对于其他CAES 的多种优势,因此具有较大的发展空间.本研究将为SC-CAES 的设计和应用提供一定理论支持.
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