熱泵儲(chǔ)電技術(shù)可由多種熱力學(xué)循環(huán)類型和儲(chǔ)熱/儲(chǔ)冷類型的組合實(shí)現(xiàn)。為了研究熱泵儲(chǔ)電系統(tǒng)損失產(chǎn)生的機(jī)制及各類損失因素對(duì)循環(huán)效率的影響,本文在傳統(tǒng)循環(huán)計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行了熱力學(xué)分析和參數(shù)敏感性研究。對(duì)熱泵儲(chǔ)電系統(tǒng)儲(chǔ)能和釋能過程進(jìn)行了熱力學(xué)建模和分析,通過控制變量法分析了系統(tǒng)參數(shù),包括壓縮/膨脹過程效率、換熱端差、阻力、儲(chǔ)熱/儲(chǔ)冷效率等對(duì)熱泵儲(chǔ)電系統(tǒng)性能的影響,得到了各設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)循環(huán)效率影響程度的相對(duì)值,即敏感系數(shù)。最后提出,通過優(yōu)化影響程度最高的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù),如提高壓縮/膨脹過程效率、降低機(jī)械損失和換熱端差等,可實(shí)現(xiàn)熱泵儲(chǔ)電系統(tǒng)性能的提升。研究結(jié)果可為熱泵儲(chǔ)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。 

【文章來源】：熱力發(fā)電. 2020,49(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

具有儲(chǔ)熱/冷系統(tǒng)的熱泵儲(chǔ)電系統(tǒng)原理示意Fig.1SchematicdiagramofworkingprincipleofthePTES

48熱力發(fā)電2020年http://www.rlfd.com.cn1.00時(shí)，壓縮機(jī)效率從1.00降低至0.60，循環(huán)效率從1.00降低至0.23。壓縮機(jī)和透平效率均從1.00降低到0.80時(shí)，循環(huán)效率從1.00降低至0.33。圖4壓縮機(jī)和透平效率對(duì)循環(huán)效率的影響Fig.4Theeffectsofcompressorandturbineefficiencyontheoreticalround-tripefficiency3.3阻力損失和機(jī)械損失的影響阻力損失主要包括工質(zhì)流經(jīng)系統(tǒng)換熱器、回?zé)崞鳌⒐艿馈㈤y門、壓縮機(jī)和透平的摩擦阻力損失，采用壓降和系統(tǒng)最高壓力的比值來描述阻力損失相對(duì)值，阻力損失導(dǎo)致熵增和系統(tǒng)效率降低。對(duì)于大規(guī)模熱泵儲(chǔ)電系統(tǒng)，假設(shè)系統(tǒng)回路阻力損失在0~0.1。機(jī)械損失包括電能和機(jī)械能之間的往復(fù)轉(zhuǎn)化過程的損失，大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備相較往復(fù)式設(shè)備能夠高效實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化，對(duì)于大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備（兆瓦級(jí)以上），假設(shè)機(jī)械效率在0.9~1.0。阻力損失和機(jī)械損失敏感系數(shù)計(jì)算結(jié)果見表3。由表3可見，循環(huán)效率隨著阻力損失和機(jī)械損失的增加而降低，循環(huán)效率對(duì)阻力損失和機(jī)械損失比較敏感。其中機(jī)械損失的影響大于阻力損失的影響。理想條件下，阻力損失敏感系數(shù)為2.00，機(jī)械損失的敏感系數(shù)為3.70。表3阻力損失和機(jī)械損失敏感系數(shù)Tab.3Thesensitivitycoefficientsofpressurelossesandmechanicallosses影響因素?fù)p失率循環(huán)效率敏感系數(shù)阻力損失0~0.11.00~0.812.00機(jī)械損失0~0.11.00~0.633.70阻力損失和機(jī)械損失對(duì)循環(huán)效率的影響如圖5所示。由圖5可以看出：理想條件下，即排除系統(tǒng)其他因素影響的條件下，機(jī)械損失為0時(shí)，阻力損失從0增加至0.1，系統(tǒng)循環(huán)效率從1.00降低至0.81；阻力損失為0

Ш突?鄧鶚?舾邢凳?撲憬峁??表3。由表3可見，循環(huán)效率隨著阻力損失和機(jī)械損失的增加而降低，循環(huán)效率對(duì)阻力損失和機(jī)械損失比較敏感。其中機(jī)械損失的影響大于阻力損失的影響。理想條件下，阻力損失敏感系數(shù)為2.00，機(jī)械損失的敏感系數(shù)為3.70。表3阻力損失和機(jī)械損失敏感系數(shù)Tab.3Thesensitivitycoefficientsofpressurelossesandmechanicallosses影響因素?fù)p失率循環(huán)效率敏感系數(shù)阻力損失0~0.11.00~0.812.00機(jī)械損失0~0.11.00~0.633.70阻力損失和機(jī)械損失對(duì)循環(huán)效率的影響如圖5所示。由圖5可以看出：理想條件下，即排除系統(tǒng)其他因素影響的條件下，機(jī)械損失為0時(shí)，阻力損失從0增加至0.1，系統(tǒng)循環(huán)效率從1.00降低至0.81；阻力損失為0時(shí)，電氣-機(jī)械效率損失從0增加至0.1，系統(tǒng)循環(huán)效率從1.00降低至0.63。圖5阻力損失和機(jī)械損失對(duì)循環(huán)效率的影響Fig.5Theeffectsofpressurelossesandmechanicallossesontheoreticalround-tripefficiency3.4儲(chǔ)熱/儲(chǔ)冷損失的影響儲(chǔ)熱和儲(chǔ)冷系統(tǒng)與外界進(jìn)行熱交換時(shí)，儲(chǔ)存能量隨著時(shí)間降低，相應(yīng)儲(chǔ)熱介質(zhì)溫度降低、儲(chǔ)冷介質(zhì)溫度升高導(dǎo)致循環(huán)效率降低。儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷損失的影響采用儲(chǔ)熱系統(tǒng)和儲(chǔ)冷系統(tǒng)效率來描述。假設(shè)儲(chǔ)熱溫度為640℃，儲(chǔ)冷溫度為–100℃，儲(chǔ)熱效率和儲(chǔ)冷效率均在0.8~1.0。計(jì)算結(jié)果（表4）表明，循環(huán)效率隨著儲(chǔ)熱損失和儲(chǔ)冷損失的增加而降低，循環(huán)效率對(duì)儲(chǔ)熱和儲(chǔ)冷損失較不敏感。理想條件下，儲(chǔ)熱損失敏感系數(shù)為0.45，儲(chǔ)冷損失的敏感系數(shù)0.25。表4儲(chǔ)熱和儲(chǔ)冷損失敏感系數(shù)Tab.4Thesensitivitycoefficientsofthermalandcoalstoragelosses影響

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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