基于储能效率分析的CAES地下储气库容积分析
发布时间：2021-09-24 05:45
地下储气库容积大小是大规模压缩空气储能（compressed air energy storage,CAES）电站规划设计的基础性参数之一。为准确确定与电站装机容量相匹配的定容储气库容积,在地下储气库内压缩空气?的计算方法基础上,推导了地下储气库储能效率计算公式,并提出了基于储气库储能效率、膨胀装置效率和机组发电效率分析的储气库容积确定方法。利用算例验证了算法的正确性与合理性,在此基础之上,定量分析了影响储气库储能效率和容积大小的主要因素。研究结果表明:储能效率均随充放气循环次数的增加逐渐上升,上升趋势在后期趋于平缓。储气库泄漏量对储能效率影响较大,泄漏量越大,储能效率越低。总体上储气库运行压力差和密封层对流换热系数越大,储气库储能效率越高,但运行压力差达到一定数值后,提高运行压力差对储能效率的提高作用有限。储能效率越高、运行压力差越大,所需地下储气库的容积越小。在机组设备能力允许的情况下,应优选运行压力高、运行压力差大的设备运行方案,以减少储气库的建设费用。
【文章来源】：储能科学与技术. 2020,9(03)CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
Huntorf电站充放气速率[23]
图2给出了当泄漏率为零时，采用上述热力学计算得到的压缩空气温度和压力计算值与实测值之间的对比。由图可知，采用本文计算方法得到结果与实测数据基本吻合，因而是合理的。为验证本文基于效率分析的地下储气库容积估算方法的正确性，运用上述算例计算其在泄漏量为零时的压缩空气?值及储气库库容，并与文献[4]中的计算结果进行对比，计算结果见表2。结果表明，本文计算结果与文献[4]中的?值等计算结果十分接近，两者之间的误差不超过3%。由此可见，采用本文提出的?方法是正确合理的。
图3给出了不同泄漏情况下储气库内压缩空气的温度压力变化过程。由图3(a)可以看出，在30个充放气循环中，较小的泄漏率对压缩空气的温度变化过程影响不显著。在保持储气库压缩空气压力一定条件下，前4个计算循环内压缩空气温度极大、极小值随循环次数的增加而下降；第4个循环后，随着循环次数的增加而增加，压缩空气温度的极大与极小值逐渐趋于稳定。出现这种现象的原因与压缩空气与围岩之间的对流传热及围岩的热传导特性相关，在初期充放气循环中围岩温度相对较低，其热扩散能力强，导致压缩空气向围岩内传递的热量多，进而引起空气温度的降低。后期围岩温度场达到相对稳定后，压缩空气与围岩间的热交换量逐渐趋于平衡，故空气温度值也就趋于稳定了。在无泄漏情况下，经过30个充放气循环后，温度极大值从初始循环值59.65℃下降到55.55℃，降低了4.1℃；极小值从6.85℃下降到3.75℃，降低了3.1℃。由图3(b)可以看出，在保持储气库最高和最低运行压力不变的30个充放气循环中泄漏率对压缩空气的压力变化过程影响不大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]压气储能内衬洞室高分子密封层的气密与力学特性[J]. 周瑜,夏才初,周舒威,张平阳. 岩石力学与工程学报. 2018(12)
[2]AA-CAES中蓄热系统模型改进与分析[J]. 韩中合,庞永超. 太阳能学报. 2018(06)
[3]空气状态对空气压缩机能耗影响分析[J]. 冯一波,马强,王雷,王建海,林日亿. 石油石化节能. 2018(06)
[4]压气储能电站地下储气库之压缩空气热力学过程分析[J]. 刘澧源,蒋中明,王江营,胡炜,李鹏. 储能科学与技术. 2018(02)
[5]压缩空气储能技术综述[J]. 余耀,孙华,许俊斌,曹晨霞,林尧. 装备机械. 2013(01)
[6]Transfer equation of exergy cost and its application[J]. WANG Songping1, CHEN Qinglin2, YIN Qinghua2 & HUA Ben2 1. Department of Physics, Qingdao University, Qingdao 266071, China; 2. The Key Laboratory of Enhanced Heat Transfer and Energy Conser-vation, Ministry of Education, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China. Chinese Science Bulletin. 2003(07)
本文编号：3407213
【文章来源】：储能科学与技术. 2020,9(03)CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
Huntorf电站充放气速率[23]
图2给出了当泄漏率为零时，采用上述热力学计算得到的压缩空气温度和压力计算值与实测值之间的对比。由图可知，采用本文计算方法得到结果与实测数据基本吻合，因而是合理的。为验证本文基于效率分析的地下储气库容积估算方法的正确性，运用上述算例计算其在泄漏量为零时的压缩空气?值及储气库库容，并与文献[4]中的计算结果进行对比，计算结果见表2。结果表明，本文计算结果与文献[4]中的?值等计算结果十分接近，两者之间的误差不超过3%。由此可见，采用本文提出的?方法是正确合理的。
图3给出了不同泄漏情况下储气库内压缩空气的温度压力变化过程。由图3(a)可以看出，在30个充放气循环中，较小的泄漏率对压缩空气的温度变化过程影响不显著。在保持储气库压缩空气压力一定条件下，前4个计算循环内压缩空气温度极大、极小值随循环次数的增加而下降；第4个循环后，随着循环次数的增加而增加，压缩空气温度的极大与极小值逐渐趋于稳定。出现这种现象的原因与压缩空气与围岩之间的对流传热及围岩的热传导特性相关，在初期充放气循环中围岩温度相对较低，其热扩散能力强，导致压缩空气向围岩内传递的热量多，进而引起空气温度的降低。后期围岩温度场达到相对稳定后，压缩空气与围岩间的热交换量逐渐趋于平衡，故空气温度值也就趋于稳定了。在无泄漏情况下，经过30个充放气循环后，温度极大值从初始循环值59.65℃下降到55.55℃，降低了4.1℃；极小值从6.85℃下降到3.75℃，降低了3.1℃。由图3(b)可以看出，在保持储气库最高和最低运行压力不变的30个充放气循环中泄漏率对压缩空气的压力变化过程影响不大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]压气储能内衬洞室高分子密封层的气密与力学特性[J]. 周瑜,夏才初,周舒威,张平阳. 岩石力学与工程学报. 2018(12)
[2]AA-CAES中蓄热系统模型改进与分析[J]. 韩中合,庞永超. 太阳能学报. 2018(06)
[3]空气状态对空气压缩机能耗影响分析[J]. 冯一波,马强,王雷,王建海,林日亿. 石油石化节能. 2018(06)
[4]压气储能电站地下储气库之压缩空气热力学过程分析[J]. 刘澧源,蒋中明,王江营,胡炜,李鹏. 储能科学与技术. 2018(02)
[5]压缩空气储能技术综述[J]. 余耀,孙华,许俊斌,曹晨霞,林尧. 装备机械. 2013(01)
[6]Transfer equation of exergy cost and its application[J]. WANG Songping1, CHEN Qinglin2, YIN Qinghua2 & HUA Ben2 1. Department of Physics, Qingdao University, Qingdao 266071, China; 2. The Key Laboratory of Enhanced Heat Transfer and Energy Conser-vation, Ministry of Education, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China. Chinese Science Bulletin. 2003(07)
本文编号：3407213
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