压缩空气储能系统膨胀机调节级配气特性数值研究

发布时间：2023-04-09 02:10

　　随着可再生能源广泛利用和电网削峰填谷调节的迫切需求,大规模储能技术在近些年得到不断发展。在众多储能方式中,压缩空气储能被认为是最具发展潜力的大规模储能技术之一。中国科学院工程热物理研究所自主设计研发了先进压缩空气储能系统,有效解决了传统压缩空气储能系统存在的燃烧化石燃料、依赖天然洞穴、系统效率较低等缺点。在此基础上建成了国际首套MW级压缩空气储能示范系统,有力推动了压缩空气储能技术的发展。作为将高压空气内能转化成机械能,驱动发电机发电的主要设备,膨胀机是压缩空气储能系统中的核心部件之一,其效率直接影响压缩空气储能系统的做功能力。一方面,作为电力输运过程中的储能设备,压缩空气储能系统有变工况运行的需求,另一方面,储气装置与膨胀机入口长期存在压差。因此需要对膨胀机进行合理有效的配气调节以匹配膨胀机入口压力以及实现变工况调节。目前采用的常规配气方式为节流配气,但该方式将流入膨胀机的全部气体节流降压,造成大量能量损失。针对以上问题,本文首次将喷嘴配气方法引入压缩空气储能向心式膨胀机中,以降低被节流气体的流量,进而减少节流能量损失。通过计算流体动力学(CFD)方法进行整机全周变工况数值计算与分析...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 引言
        1.2.2 轴流局部进气透平
        1.2.3 向心局部进气透平
        1.2.4 小结
    1.3 本文的研究内容
第二章 研究对象及方法
    2.1 研究对象
    2.2 研究方法
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 湍流模型
        2.2.3 数值计算模型
    2.3 研究方法验证
        2.3.1 网格无关性验证
        2.3.2 数值方法验证
第三章 调节级喷嘴配气变工况特性分析
    3.1 引言
    3.2 流量特性
        3.2.1 调节流道对其他流道流量的影响
        3.2.2 调节流道对总流量的影响
        3.2.3 与节流配气流量特性对比
    3.3 比功特性
        3.3.1 调节流道对比功的影响
        3.3.2 与节流配气比功特性对比
        3.3.3 与节流配气平均比功对比
    3.4 效率特性
        3.4.1 调节流道对内效率的影响
        3.4.2 调节流道对总效率的影响
    3.5 小结
第四章 调节级喷嘴配气流动损失机理分析
    4.1 引言
    4.2 集气室各部分流场特性分析
        4.2.1 流线分布
        4.2.2 总压分布
    4.3 调节流道对集气室流动损失影响
        4.3.1 总压损失系数
        4.3.2 流动特性
    4.4 调节流道对叶栅流动损失影响分析
        4.4.1 导叶流道
        4.4.2 动叶流道
    4.5 小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 创新点
    5.3 研究展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间发表的学术论文与科研成果



本文编号：3786872