工质和运行方式对压气储能系统的影响研究
发布时间：2021-04-03 18:54
为了研究工质和运行方式对压气储能系统的影响,针对2种工质和不同运行方式,提出4种组合工作方案,以热力学第二定律为基础,采用仿真计算的方法,比较系统在4种组合工作方案下的性能差异,并开展关键参数敏感性分析。结果表明:在给定的系统基本运行参数下,采用CO2和滑压方式时效率最高,流密度也最大;对于4种组合工作方案,储气室的损均最大,是系统改进的首要对象;工质初温对效率和流密度的影响相反;4种组合工作方案的2种指标随对流换热系数增加均存在最小值;储能功率的影响与工质初温相反。
【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
主要部件的损
储气室内对流换热系数与流体特性、储气室形状和尺寸以及流体到壁面的温差均有关，但其可用平均值代替[15]，从而研究流体与壁面换热对系统性能的影响（见图4）。如图4可知，4种方案的效率先减小后增大，流密度先减小后增大。这是因为，当对流换热系数增大时，储气室内的工质与外界的换热增强，工质温度降低，而储气室的压力范围不变，则储能过程结束后，储气室内存储的工质质量增大，两级压缩机的总压缩功增大。对于总膨胀功，起初工质温度的降低使两级膨胀机入口温度降低，总膨胀功减小，后来工质质量的增加又使得总膨胀功增大。所以，4种方案的效率先减小后增大。由于储气室体积恒定，它们的流密度先减小后增大。当对流换热系数为25 W/（m2·K）时，方案1和方案3的效率均最低，分别为41.55%和47.10%。当对流换热系数为35 W/（m2·K）时，方案2和方案4的效率均最低，分别为44.74%和51.38%。而当对流换热系数为10 W/（m2·K）时，4种方案的流密度均最小，分别为6.15×106、6.64×106、6.36×106和6.98×106J/m3。3.4 储能功率的影响
储能功率即两级压缩机的输入功率，其对系统性能的影响如图5所示。当储能功率增加时，4种方案的效率均增大，流密度均减小。这是因为随着储能功率的增大，储能过程工质流量增大，储能时间缩短，储气室内工质与外界的换热量减小，工质温度升高，则储气室内存储的工质质量减小。所以，总压缩功和总膨胀功均减小。此外，由于工质温度升高，两级膨胀机的入口温度升高，总膨胀功增大。在2个方面的综合作用下，相对于总压缩功，总膨胀功的减小幅度更小。所以4种方案的效率增大，而储气室体积不变，4种方案的流密度减小。当储能功率从50 MW增至80 MW时，4种方案的效率分别相对提高1.11%、1.60%、0.83%和1.41%，流密度分别相对减小9.25%、6.08%、9.29%和6.01%，可得储能功率对流密度的影响更大。图5 储能功率对效率和流密度的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]AA-CAES系统储能过程运行策略分析[J]. 韩中合,庞永超. 太阳能学报. 2018(03)
[2]基于变效率压气机的CAES系统性能分析[J]. 韩中合,庞永超,刘士名. 太阳能学报. 2017(05)
[3]压缩空气填充床储能系统性能研究[J]. 李瑞,彭浩,凌祥,董慧华. 太阳能学报. 2016(09)
[4]先进绝热压缩空气储能（AA-CAES）系统一种结构优化方案[J]. 韩中合,周权,王营营,刘士名. 太阳能学报. 2016(03)
本文编号：3116893
【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
主要部件的损
储气室内对流换热系数与流体特性、储气室形状和尺寸以及流体到壁面的温差均有关，但其可用平均值代替[15]，从而研究流体与壁面换热对系统性能的影响（见图4）。如图4可知，4种方案的效率先减小后增大，流密度先减小后增大。这是因为，当对流换热系数增大时，储气室内的工质与外界的换热增强，工质温度降低，而储气室的压力范围不变，则储能过程结束后，储气室内存储的工质质量增大，两级压缩机的总压缩功增大。对于总膨胀功，起初工质温度的降低使两级膨胀机入口温度降低，总膨胀功减小，后来工质质量的增加又使得总膨胀功增大。所以，4种方案的效率先减小后增大。由于储气室体积恒定，它们的流密度先减小后增大。当对流换热系数为25 W/（m2·K）时，方案1和方案3的效率均最低，分别为41.55%和47.10%。当对流换热系数为35 W/（m2·K）时，方案2和方案4的效率均最低，分别为44.74%和51.38%。而当对流换热系数为10 W/（m2·K）时，4种方案的流密度均最小，分别为6.15×106、6.64×106、6.36×106和6.98×106J/m3。3.4 储能功率的影响
储能功率即两级压缩机的输入功率，其对系统性能的影响如图5所示。当储能功率增加时，4种方案的效率均增大，流密度均减小。这是因为随着储能功率的增大，储能过程工质流量增大，储能时间缩短，储气室内工质与外界的换热量减小，工质温度升高，则储气室内存储的工质质量减小。所以，总压缩功和总膨胀功均减小。此外，由于工质温度升高，两级膨胀机的入口温度升高，总膨胀功增大。在2个方面的综合作用下，相对于总压缩功，总膨胀功的减小幅度更小。所以4种方案的效率增大，而储气室体积不变，4种方案的流密度减小。当储能功率从50 MW增至80 MW时，4种方案的效率分别相对提高1.11%、1.60%、0.83%和1.41%，流密度分别相对减小9.25%、6.08%、9.29%和6.01%，可得储能功率对流密度的影响更大。图5 储能功率对效率和流密度的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]AA-CAES系统储能过程运行策略分析[J]. 韩中合,庞永超. 太阳能学报. 2018(03)
[2]基于变效率压气机的CAES系统性能分析[J]. 韩中合,庞永超,刘士名. 太阳能学报. 2017(05)
[3]压缩空气填充床储能系统性能研究[J]. 李瑞,彭浩,凌祥,董慧华. 太阳能学报. 2016(09)
[4]先进绝热压缩空气储能（AA-CAES）系统一种结构优化方案[J]. 韩中合,周权,王营营,刘士名. 太阳能学报. 2016(03)
本文编号：3116893
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