【摘要】：近年來,隨著能源安全與環(huán)境問題的日益嚴峻,加快發(fā)展新能源業(yè)已成為推動能源轉型發(fā)展、應對氣候變化的普遍共識和客觀需求。然而,新能源的隨機性與波動性一直是限制其大規(guī)模推廣應用的主要難題。儲能技術能夠有效提升電網對新能源的消納能力,同時在提升系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性、提升能源綜合利用效率等方面顯示出了強大的功效和不可替代的作用。與其他儲能方式相比,壓縮空氣儲能具有大容量、長時間、長壽命等優(yōu)勢,同時擺脫了地理條件的限制,具有更靈活的結構、更豐富的應用方式,現(xiàn)已成為新的研發(fā)熱點。本研究依托國家自然科學基金重大國際合作研究項目,以機電耦合式風力壓縮空氣儲能系統(tǒng)為研究對象,通過對系統(tǒng)結構與效率的分析,設計了相應的控制策略并通過LabVIEW平臺實現(xiàn)了控制策略的實際應用。相比于傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng),機電耦合式壓縮空氣儲能系統(tǒng)采用雙電機控制結構,可在電耦合、機械耦合兩種模式下實現(xiàn)壓縮儲能,增加了系統(tǒng)的靈活性,提高了系統(tǒng)的能量轉換效率,同時也對系統(tǒng)的控制策略提出了更高的要求。如何根據(jù)系統(tǒng)結構特點和能量轉換特性制定合理的控制策略,成為該系統(tǒng)亟待解決的難題,也是本文主要解決的科學問題。為明確系統(tǒng)能量轉換規(guī)律并定位用能薄弱環(huán)節(jié),本文首先對渦旋機壓縮和膨脹的工作效率進行了分析和測試;隨后利用基于uQ效率的熱力學分析方法,分析系統(tǒng)壓縮膨脹全周期下的全效率,得出了系統(tǒng)理想情況下的冷熱電效率,同時分析了系統(tǒng)在不同模式下機械部分、氣動部分的能量損失,獲得最優(yōu)工作區(qū)間,為系統(tǒng)控制提供理論支持。在此基礎上,設計了基于邏輯門限法的模式選擇策略,使系統(tǒng)可以在不同工況下選擇效率最優(yōu)的工作模式,增強了系統(tǒng)對多變環(huán)境的適應性和靈活性;考慮系統(tǒng)在模式切換過程中平滑過渡并盡量減少啟停時間,本文通過轉速預同步及差壓補償?shù)确绞皆O計了機電耦合式風力壓縮空氣儲能系統(tǒng)在獨立風電、壓縮儲能及膨脹助力三種運行模式下的啟停控制策略,設計實驗并驗證了控制策略的合理性和可行性。最后設計了基于Lab VIEW的上位機監(jiān)控程序,完成了控制策略到實際應用的對接,實現(xiàn)了系統(tǒng)各模式下獨立穩(wěn)定運行,并通過實驗設計驗證了控制策略的可靠性。實驗結果表明,系統(tǒng)各模式工作效率均有較大提高,驗證了理論的有效性。
【圖文】：

劃》積極開展儲能示范工程建設，推動儲能系統(tǒng)與新能源、電力系統(tǒng)協(xié)調優(yōu)化運行；《關逡逑于深化電力體制改革若干意見》：鼓勵儲能技術的應用來提高能源使用效率。根據(jù)《儲逡逑能產業(yè)研究白皮書２０１８》，，中國儲能市場累計裝機規(guī)模逐年增長，如圖１－１所示。逡逑２４００邋（ＭＷ）逡逑２０００邐１７８４逡逑１６００逡逑．２００邐：邋Ｉ逡逑８００邋６９９，５邋！邋！邋；邋！逡逑３８９．８邐：：逡逑sE邋２．７邋４０．７邋４１．２邋７１．３邋１５２．３邋１６４Ｊ邋＿邋＿邋＿邋丨丨邋｜邋丨逡逑２０１０邋２０１１邋２０１２邋２０１３邋２０１４邋２０１５邋２０１６邋２０１７邋２０１８邋２０１９邋２０２０逡逑圖１－１中國儲能市場累計裝機容量和預測容量逡逑儲能技術按照存儲介質來分可分為機械類儲能（抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲逡逑能）、電氣類儲能（超級電容、超導儲能）、化學類（電池儲能）、熱儲能（儲冷、儲熱、逡逑相變材料、熱化學材料）。其優(yōu)缺點對比如表１－１。逡逑表１－丨主要儲能方式逡逑種類邐化學儲能邐電磁儲能邐物理儲能逡逑－ｔ—ｆ＊邐鉛酸、鋰離子邐超級電容儲能逡逑液流等電池儲能邐超導儲能邐ＪＥＨｋ逡逑能量密度大邐充放電時間短邐功率大邐容量大、壽命長逡逑ＴＣ，＂＇邐效率高邐效率高邐容量大邐排放低等逡逑＾邋．邐壽命限制邐技術復雜邐場地要求特殊逡逑＿邐

本文編號：2689086