本文選題：儲(chǔ)能技術(shù)　切入點(diǎn)：壓縮空氣　出處：《昆明理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著資源和環(huán)境問題的日益突出,儲(chǔ)能技術(shù)的研究和發(fā)展越來越受到各國能源、交通、國防等部門的重視,儲(chǔ)能技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用將對現(xiàn)代化的能源生產(chǎn)和利用產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響和重要的作用。本文依托云南電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目,以液態(tài)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)為研究對象,分別從儲(chǔ)能系統(tǒng)熱力學(xué)建模及仿真、儲(chǔ)能系統(tǒng)控制算法研究與動(dòng)態(tài)仿真、儲(chǔ)能系統(tǒng)節(jié)流液化關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究等方面展開研究。儲(chǔ)能技術(shù)的研究方法有理論研究、仿真模擬和實(shí)驗(yàn)研究三個(gè)方法,通過理論、仿真模擬和實(shí)驗(yàn)研究,探究系統(tǒng)熱力學(xué)關(guān)鍵參數(shù)對儲(chǔ)能/釋能能力的影響,闡述各影響因素之間的相互關(guān)聯(lián)性關(guān)系,為今后壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用提供有利的基礎(chǔ)理論參考。本文在理論方面深入研究了液態(tài)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)壓縮和釋放過程中熱力學(xué)機(jī)理及特性,利用Aspen Plus流程模擬軟件對總系統(tǒng)及空氣壓縮、節(jié)流液化、膨脹做功三個(gè)子單元進(jìn)行熱力學(xué)建模,得出空氣壓縮機(jī)及膨脹機(jī)應(yīng)分四級等壓比布置,較低的節(jié)流前溫度,較高的節(jié)流前壓力,有利于提高空氣液化率等結(jié)論。利用Matlab/Simulink完成系統(tǒng)及子單元的熱力學(xué)動(dòng)態(tài)仿真與控制算法的研究,提出擬合液化過程前后各關(guān)鍵參數(shù)建立液化過程數(shù)學(xué)模型的方法,解決了液態(tài)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)因包含相變過程,物理過程復(fù)雜,難以建模仿真的問題,以此掌握液態(tài)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)壓縮/釋放過程中關(guān)鍵控制技術(shù)。本文以液態(tài)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)為研究對象,對系統(tǒng)空氣壓縮/釋放過程中節(jié)流液化過程開展了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)中搭建了節(jié)流液化實(shí)驗(yàn)裝置平臺(tái),主要的部件包括：主換熱器、節(jié)流閥、低溫液態(tài)空氣儲(chǔ)罐、冷箱、液氮罐、壓縮空氣源等。利用液氮作為系統(tǒng)的冷源,研究空氣冷卻、節(jié)流過程中的液化情況,分析壓力、溫度等參數(shù)對空氣液化的影響,從而找出影響空氣液化情況的關(guān)鍵參數(shù),分析系統(tǒng)參數(shù)對儲(chǔ)能、釋能能力的影響,計(jì)算實(shí)驗(yàn)裝置各部分損失,進(jìn)行系統(tǒng)效率分析,探究影響液態(tài)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)效率的因素關(guān)聯(lián)關(guān)系并對系統(tǒng)的建模和仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,研究表明,節(jié)流前溫度越低,壓力越高,節(jié)流后液化率越高,實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)盡量回收換熱介質(zhì)帶走的熱量、補(bǔ)充外來熱源將是提升系統(tǒng)效率的有效手段。
[Abstract]:With the increasingly prominent problems of resources and environment, the research and development of energy storage technology has been paid more and more attention by the energy, transportation, national defense and other departments of various countries.Large-scale application of energy storage technology will have a profound impact and important role on modern energy production and utilization.Based on the scientific and technological project of Yunnan Power Grid Company, this paper takes the liquid compressed air energy storage system as the research object, respectively from the energy storage system thermodynamic modeling and simulation, energy storage system control algorithm research and dynamic simulation,The key technologies of throttling liquefaction of energy storage system are studied experimentally.The research methods of energy storage technology include three methods: theoretical research, simulation simulation and experimental research. Through theoretical, simulation and experimental research, the influence of the key thermodynamic parameters of the system on the energy storage / energy release ability is explored.The interrelation between the factors is expounded, which provides a favorable theoretical reference for the large-scale development and application of compressed air energy storage technology in the future.In this paper, the thermodynamic mechanism and characteristics during compression and release of liquid compressed air energy storage system are studied in theory. The total system and air compression and throttling liquefaction are simulated by Aspen Plus process simulation software.The thermodynamics model of three sub-units of expansion work is established. It is concluded that the air compressor and expander should be arranged in four-stage isobaric ratio, lower temperature before throttling and higher pre-throttling pressure, which is beneficial to the improvement of air liquefaction rate.The thermodynamic dynamic simulation and control algorithm of the system and sub-unit are studied by Matlab/Simulink, and the mathematical model of liquefaction process is established by fitting the key parameters before and after the liquefaction process.It solves the problem that the liquid compressed air energy storage system is difficult to model and simulate because of the complex physical process because of the phase change process, so as to master the key control technology of the liquid compressed air energy storage system during the compression / release process.In this paper, the liquid compressed air energy storage system is taken as the research object, and the related experiments are carried out on the throttling liquefaction process during the air compression / release process of the system.The main components include: main heat exchanger, throttle valve, cryogenic liquid air storage tank, cold box, liquid nitrogen tank, compressed air source and so on.By using liquid nitrogen as the cold source of the system, the liquefaction of air cooling and throttling is studied, and the influence of pressure and temperature on air liquefaction is analyzed. The key parameters affecting the air liquefaction are found out, and the system parameters for energy storage are analyzed.The effect of energy release capacity, the calculation of the loss of each part of the experimental device, the analysis of the system efficiency, the relationship between the factors affecting the efficiency of the liquid compressed air energy storage system, and the verification of the system modeling and simulation results show that,The lower the temperature before throttling, the higher the pressure and the higher the liquefaction rate after throttling. The experimental system should recover the heat taken away by heat transfer medium as far as possible, and supplement the external heat source will be an effective means to improve the efficiency of the system.
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK02

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本文編號：1711925