压缩空气储能用涡旋式压缩/膨胀复合机的性能研究

发布时间：2024-04-20 22:30

　　压缩空气储能是一种经济有效的储能技术,尤其适用于开发具有间歇性和随机性特征的风能。针对传统压缩空气储能技术应用于风电系统时存在的机组体积庞大、设备多、效率低等问题,本文提出并设计了一种集压缩与膨胀功能于一体的涡旋式压缩／膨胀复合机,通过机械耦合装置将涡旋复合机与风机叶轮和发电机连接,形成基于涡旋复合机的微型压缩空气储能—风电耦合系统。风力强时,利用涡旋复合机的压缩功能将多余的风能以压缩空气的形式储存；微风或无风时,释放压缩空气,利用压缩气体在涡旋复合机内膨胀做功直接为发电机提供辅助驱动力,从而有效平抑风能的波动性。作为压缩储能和膨胀释能的核心设备,涡旋复合机的结构和性能很大程度上影响着整个系统的能量转换效率。因此,本文主要完成了涡旋复合机及机械耦合装置的设计,并重点对涡旋复合机的性能进行了详细的理论模拟和实验研究,主要研究内容如下： 根据系统对压缩储能和膨胀释能的功能要求,设计了一种结构紧凑的涡旋式压缩/膨胀复合机,其内部仅包含一对动、静涡盘,通过工作模式切换机构,使静涡盘底部的舌型排气阀旋转一定角度而封堵或脱离排气孔,从而分别实现压缩或膨胀功能。为了实现系统中压缩与膨胀工况的切换,设...

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1风电弃风情况统计

在发电出力中的弃风电量达1.23XI0i\Wh，弃风率约16%。将三北地区的实际发电量和弃风情况加以比较，如图1.1所示，弃风电量对应电费损失约66亿元[4]。随着我国可再生能源发电量的增加，这个问题将更严重。其次，大规模风电的引入造成电力系统调峰困难而造成风电运行受阻。在我国西....

图1.2示范电站运行模式

风电机组及光伏阵列进行优化控制，从而将具有波动的风电、光伏电力转化为优质电力。电站的7种运行模式如图1.2所示，当风电、光伏发电出力足够时，可将多余的发电出力储存到电池中，一旦风光出力不够时，储能系统就可以放出电量。\储自电/,...?"！电I图1.2示范电站运行模式Fig.....

图1.3风力发电机组示意图

风电稱合系统，釆用这种稱合系统可将风电在电网中供电的比例提高至80%,远高于传统的40%的上限。图1.3表示风力发电机组的结构示意图，图1.4为压缩空气储能一风电稱合系统的示意图。在储能模式下，风电驱动压缩机产生高压空气，并存入储气装置；释能时，压缩空气燃烧，驱动透平做功。「低速....

图1.4压缩空气储能一风电親合系统示意图[241Fig.1.4Schematicofcompressedairenergystorage-windpowercoupledsystem

Fig.1.4Schematicofcompressedairenergystorage-windpowercoupledsystem但是，图1.4所示稱合系统一般适用于MW级风电场，并不适用于微型风力发电系统。一方面是因为系统中压缩机、膨胀机和燃烧室等设备众....

本文编号：3960025