本文關(guān)鍵詞：先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)熱力性能模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著電力工業(yè)的高速發(fā)展,大電網(wǎng)、高負荷導(dǎo)致用電峰谷差日趨增大,風(fēng)能、太陽能等間歇性可再生能源的并網(wǎng)沖擊更使電網(wǎng)調(diào)峰問題日漸突出。先進絕熱壓縮空氣儲能(AA-CAES)作為一種新型的大規(guī)模儲能技術(shù)有助于解決調(diào)峰難題,且具有儲能效率高、成本低、清潔零排放、可與可再生能源相結(jié)合等優(yōu)點,在未來具有廣闊的發(fā)展前景。本文從AA-CAES系統(tǒng)熱力學(xué)建模、軟件模擬、變工況特性分析、多系統(tǒng)比較等方面進行研究,以便為該技術(shù)的發(fā)展提供參考。本文首先針對AA-CAES系統(tǒng)的壓氣、膨脹、換熱、蓄熱及儲氣等環(huán)節(jié)建立熱力學(xué)模型,并應(yīng)用Aspen Plus軟件模擬兩級壓縮、兩級膨脹系統(tǒng)的熱力性能及變工況特性。模擬結(jié)果表明：該系統(tǒng)熱力性能良好,設(shè)計充放電效率為69.3%,且分配增壓比使得各級空壓機出口處溫度相同或接近、平均分配各級透平膨脹比、維持儲氣室排氣壓力處于較高且合理的區(qū)問內(nèi)、確保換熱器的換熱溫差較小等措施有利于提高系統(tǒng)的充放電效率。為進一步提高系統(tǒng)充放電效率,本文設(shè)計了先進絕熱壓縮空氣儲能—太陽能聯(lián)合系統(tǒng)(AA-CAES+CSP),并模擬其熱力性能及變工況特性。研究結(jié)果表明：透平進氣溫度、總輸出功率、充放電效率等參數(shù)隨太陽能集熱器熱負荷的增大而升高,在本文設(shè)計工況下,充放電效率高達83.5%,較傳統(tǒng)AA-CAES系統(tǒng)增長幅度較大。此外,本文設(shè)計增加了高、中、低溫三罐梯級蓄熱子系統(tǒng)和ORC余熱發(fā)電子系統(tǒng)并模擬。定義能量效率、一次能源折合效率、電能折合效率等指標(biāo),從不同角度對比系統(tǒng)優(yōu)劣,可知：在空壓機總輸入功率相同的條件下,采用三罐蓄熱的先進絕熱壓縮空氣儲能—太陽能—余熱發(fā)電聯(lián)合系統(tǒng)(AA-CAES+CSP+ORC)的熱能損失最小、熱力性能最優(yōu),且可以保證系統(tǒng)中的低溫換熱工質(zhì)供應(yīng)充足。最后,本文對儲氣室內(nèi)的空氣壓力、溫度以及總儲氣量在儲能及釋能過程中的實時變化規(guī)律進行了理論公式推導(dǎo),得知其與充放氣質(zhì)量流量、時間、多變指數(shù)、以及充放氣過程前的狀態(tài)參數(shù)等有關(guān)。計算了充放氣時間、放氣總理論功等指標(biāo),并定義儲氣室能量密度以評價儲氣室內(nèi)高壓空氣的做功能力高低。該研究同樣可用于CAES系統(tǒng),對儲氣室的設(shè)計、系統(tǒng)壓力參數(shù)的匹配以及系統(tǒng)優(yōu)化運行具有十分重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：電力儲能 壓縮空氣儲能 太陽能聯(lián)合系統(tǒng) 儲能效率
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK02
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題背景及研究意義11-14
• 1.1.1 電力生產(chǎn)與儲能11-13
• 1.1.2 儲能技術(shù)簡介13-14
• 1.2 壓縮空氣儲能技術(shù)研究進展14-16
• 1.2.1 工作原理及系統(tǒng)主要設(shè)備14-15
• 1.2.2 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀15
• 1.2.3 技術(shù)現(xiàn)存問題15-16
• 1.3 本文的研究內(nèi)容16
• 1.4 本文的章節(jié)安排16-18
• 第2章 先進絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)18-40
• 2.1 系統(tǒng)工作原理18-19
• 2.2 系統(tǒng)建模19-24
• 2.2.1 壓縮機——壓氣環(huán)節(jié)19-20
• 2.2.2 透平——膨脹環(huán)節(jié)20-21
• 2.2.3 換熱器—換熱環(huán)節(jié)21-22
• 2.2.4 蓄熱罐——蓄熱環(huán)節(jié)22-23
• 2.2.5 儲氣室——儲氣環(huán)節(jié)23-24
• 2.3 系統(tǒng)熱力性能模擬24-30
• 2.3.1 基于Aspen Plus的模擬方法24
• 2.3.2 Aspen Plus模型及物性選擇24-26
• 2.3.3 模擬計算與結(jié)果分析26-30
• 2.4 變工況特性研究30-39
• 2.4.1 空壓機增壓比30-33
• 2.4.2 透平膨脹比33-35
• 2.4.3 儲氣室排氣壓力35-36
• 2.4.4 換熱器換熱溫差36-39
• 2.5 本章小結(jié)39-40
• 第3章 先進絕熱壓縮空氣儲能—太陽能聯(lián)合系統(tǒng)40-48
• 3.1 系統(tǒng)工作原理40-41
• 3.2 系統(tǒng)熱力性能模擬41-43
• 3.2.1 Aspen Plus系統(tǒng)模型41
• 3.2.2 模擬計算與結(jié)果分析41-43
• 3.3 變工況特性研究43-45
• 3.4 系統(tǒng)效率評價指標(biāo)45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 先進絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)優(yōu)化方案探討48-55
• 4.1 高、中、低溫三罐梯級蓄熱子系統(tǒng)48-49
• 4.2 低溫余熱發(fā)電子系統(tǒng)49-50
• 4.2.1 有機朗肯循環(huán)發(fā)電原理49
• 4.2.2 有機工質(zhì)的選擇49-50
• 4.3 優(yōu)化系統(tǒng)熱力性能模擬50-54
• 4.3.1 Aspen Plus系統(tǒng)模型50
• 4.3.2 模擬計算與結(jié)果分析50-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 儲氣室充放氣過程研究55-60
• 5.1 基本假設(shè)及主要公式55-56
• 5.2 儲氣室充氣過程56-57
• 5.2.1 參數(shù)變化規(guī)律56-57
• 5.2.2 多變指數(shù)測定方法57
• 5.3 儲氣室放氣過程57-59
• 5.3.1 參數(shù)變化規(guī)律57-58
• 5.3.2 總理論功及儲氣室能量密度58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第6章 全文總結(jié)與后續(xù)工作展望60-62
• 6.1 全文總結(jié)60-61
• 6.2 后續(xù)工作展望61-62
• 參考文獻62-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果65-66
• 致謝66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 蔡茂林;;現(xiàn)代氣動技術(shù)理論與實踐 第二講:固定容腔的充放氣[J];液壓氣動與密封;2007年03期

2 李陽坡;;南方電網(wǎng)調(diào)峰情況分析及建議[J];中國高新技術(shù)企業(yè);2012年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊麗紅;容器放氣過程的數(shù)值模擬及熱力學(xué)模型研究[D];上海交通大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)熱力性能模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：258715