等温压缩空气储能技术的装置设计优化及其运行评估

发布时间：2017-10-15 21:03

  本文关键词：等温压缩空气储能技术的装置设计优化及其运行评估

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【摘要】：现如今适用于电网级别的大规模储能有抽水蓄能和压缩空气储能,压缩空气储能技术发挥着重要的作用。先进绝热压缩空气储能虽然解决了传统压缩空气储能技术需要补燃的问题,但是温变剧烈对效率和装置本身有较大的影响。针对传统压缩空气储能技术的缺点,本文介绍了一种新型的压缩空气储能技术——等温压缩空气储能技术。本文的内容是围绕着一种等温压缩空气储能装置进行。本文首先对等温压缩空气储能技术进行介绍。通过p-V图对等温压缩空气储能和绝热压缩空气储能这两种技术进行效率对比。通过以上的理论分析,奠定了等温压缩空气储能的基础,是整个装置的理论基石。另外,本文提出所设计的等温压缩空气装置的系统设计图,对装置细节进行描述,并阐述了装置运行过程。其中,装置中的气液交换单元采用板式塔和填料塔的技术,形成内控温液体活塞。内控温液体活塞也是为了实现等温过程而采用的设计。为了解决压强变化幅度较大而影响效率的问题,提出自适应液压势能转换装置及其对应的自适应液压传递原理,以实现能量在两组势能源间传递效率最大化。同时,介绍了该装置整体结构以及液压机构控制单元等细节设计。本文通过FLUENT及其相关软件对内控温液体活塞建模并仿真,对仿真结果进行分析,验证内控温液体活塞确实能实现等温过程。介绍阀门的工作原理和PLC相关内容,并对阀门控制程序进行设计,得出具体阀门开关状态对应表,为等温压缩空气储能装置的阀门控制做好了理论基础。基于自适应液压传递原理,通过MATLAB仿真得出装置运行结果以及具体的控制方案。同时,分析系统的损耗,对系统运行进行评估,并得出整个系统的大体效率,证实装置设计的正确性和合理性。最后,展望未来。希望未来能扩充实验装置的规模,实现更大规模的储能,进而服务实际电网。
【关键词】：压缩空气储能 等温过程 液压机构 运行评估
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK02
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.1.1 背景和储能的作用10-11
• 1.1.2 大规模储能技术11
• 1.2 压缩空气储能的概述11-14
• 1.2.1 传统压缩空气储能11-13
• 1.2.2 先进绝热压缩空气储能13-14
• 1.3 国内外研究现状14-15
• 1.3.1 国内研究现状14-15
• 1.3.2 国外研究现状15
• 1.4 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 等温压缩空气储能技术及其理论介绍17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 等温压缩空气储能技术的介绍17-18
• 2.3 等温过程与绝热过程的对比18-23
• 2.4 本章小结23-25
• 第3章 等温压缩空气储能装置的设计25-31
• 3.1 引言25
• 3.2 等温压缩空气储能系统的组成25-30
• 3.2.1 系统整体结构25-28
• 3.2.2 内控温液体活塞28-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第4章 自适应液压势能转换装置设计与实现31-37
• 4.1 引言31-32
• 4.2 自适应液压势能转换装置32-34
• 4.2.1 装置的整体结构32-33
• 4.2.2 液压缸的设计及其面积优化33
• 4.2.3 液压机构控制单元及功率检测单元33-34
• 4.3 自适应液压传递原理34-36
• 4.4 本章小结36-37
• 第5章 等温压缩空气储能装置运行过程的仿真及分析37-57
• 5.1 引言37
• 5.2 内控温液体活塞等温效果仿真37-43
• 5.2.1 实验条件设置37
• 5.2.2 仿真软件选择37-38
• 5.2.3 FLUENT前处理及参数设置38-41
• 5.2.4 结果分析41-43
• 5.3 基于PLC的自适应液压传递装置的阀门电气配置43-47
• 5.3.1 可编辑逻辑控制器(PLC)的概述43
• 5.3.2 阀门的工作原理43-44
• 5.3.3 基于PLC的阀门电气配置44-47
• 5.4 自适应液压传递的仿真47-53
• 5.4.1 实验条件设置47
• 5.4.2 液压机构控制单元出力优化47-51
• 5.4.3 仿真结果51-53
• 5.5 基于系统损耗的运行评估53-55
• 5.6 本章小结55-57
• 第6章 结论与展望57-58
• 6.1 结论57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-62
• 附录 MATLAB模拟等温压缩空气储能装置运行62-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果67-68
• 致谢68

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本文编号：1038671