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国内外绝热压缩空气储能最新研究进展

  【jdb电子游戏平台网站 网西安交通大学开展末级压缩仅有一个喷射器的绝热压缩空气储能数值研究

  技术领域:绝热压缩空气储能

  开发单位:西安交通大学 邓建强

  文章名称:Zheng Cao, Jianqiang Den, et al. Numerical study on adiabatic compressed air energy storage system with only one ejector alongside final stage compression. Applied Thermal Engineering, 2022.

  技术突破:采用喷射器改进滑动压力压缩的CAES系统,缓解离心式jdb电子游戏平台网站 的阻塞问题,与没有喷射器的系统相比,系统往返效率提高了2.73%。

  应用价值:对压缩空气储能的系统和工程设计具有指导意义,并提高了绝热压缩空气储能的系统性能。

  绝热压缩空气储能(A-CAES)系统中使用的离心式jdb电子游戏平台网站 在充气过程中可采取滑压运行策略使系统保持较高的往返效率。然而,末级jdb电子游戏平台网站 可能在低背压下产生节流效应。此时,在储气罐的进口或出口安装节流可以减少可变背压或进口压力对系统性能的影响。然而,节流给A-CAES系统带来的节流损失会导致系统能效降低。于是,在充电过程中使用喷射器和滑动压力压缩以减少节流损失,提高系统性能。然而在目前使用的方法中,转换器控制转速并实现滑动压力压缩可能会增加成本,并存在阻塞风险,多喷射器可能会带来提高设备成本和运行成本。

  为解决上述问题,来自西安交通大学的研究员提出了一种新的A-CAES系统,其中在较低的存储压力下仅使用一个喷射器,并且充电过程是在较高的存储压力条件下和应用恒定转速的滑动压力压缩完成的,以此来提高系统性能。末级jdb电子游戏平台网站 旁的喷射器使用高压空气夹带来自上级jdb电子游戏平台网站 的空气,以恢复压力能,并缓解在较低存储压力条件下滑动压力压缩的阻塞问题,如图1所示。数值研究表明,由于使用了喷射器,滑压压缩的背压变化范围减小了39.87%,与恒压运行的A-CAES相比,该系统的往返效率和火用效率随卷吸比和初始储存压力的增加而增加。对于具有喷射器、滑压操作和恒压操作的三种A-CAES系统,在不同初始存储压力下,其最大往返效率分别达到57.94%、58.32%和55.31%。当初始储存压力为5.0 MPa,卷吸比为0.168时,与A-CAES相比,具有喷射器的A-CAES系统的的往返效率最大提高了2.73%,火用效率最大降低了2.49%,能耗最大降低了5.36%。(编译:高梓玉,张新敬 INESA)

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  波兰西里西亚工业大学开展使用采矿竖井作为新型热能储存装置的绝热压缩空气储能系统的研究

  技术领域:绝热压缩空气储能

  开发单位:西里西亚大学 Jakub Ochmann

  文章名称:?ukasz Bartela, Jakub Ochmann, et al. Evaluation of the energy potential of an adiabatic compressed air energy storage system based on a novel thermal energy storage system in a post mining shaft. Journal of Energy Storage, 2022.

  技术突破:利用采矿竖井提出了一种热能和压缩空气混合存储的结构,并应用于A-CAES系统中,往返效率达到70.44%。

  应用价值:证明了压缩空气储能系统的储能潜力和有效性。

  在压缩空气储能系统中,绝热压缩空气储能(A-CAES)系统具有许多优势,该系统的往返效率可以超过75%。然而,任何A-CAES系统的主要挑战都是研究设计热能存储(TES)装置。A-CAES系统中最常用的TES装置设计是收集压缩过程的压缩热,使高压空气在进入膨胀机前从TES装置的蓄热材料中吸收该热量,提高膨胀机的运行效率。然而,由于TES装置外部的大气压力与其内部的压缩空气压力之间存在较大差异,因此需要使用具有非常厚的大型混凝土结构。地下压缩空气储气库广泛应用于A-CAES系统中,然而该方案需要一个地上TES储热罐。由于该高压储热罐暴露在不断变化的天气条件下,因此会产生额外的成本。

  为解决上述问题,来自波兰的研究员提出了一种热能和压缩空气混合存储的概念和结构,如图2所示。在A-CAES系统的充电阶段,高温高压空气通过带有内置切断阀的入口管道进入储气罐,并轴向流过TES系统,与蓄热材料进行热交换。在A-CAES系统的放电阶段,空气流经TES系统,从蓄热材料中吸收热量,并通过带有内置切断阀的管道流向A-CAES系统的膨胀机。在该系统中,由于利用采矿竖井作为储气罐,位于地下,温度恒定,因此由于温度变化而产生的压力波动得以消除,而且不需要建造地上TES储罐,节省了有限的可用空间。对于包含两级空气jdb电子游戏平台网站 、带有内置两段式热能系统的压缩空气储罐和两级空气膨胀机的A-CAES系统的热力学分析表明,该系统的往返效率为70.44%,压缩空气的最高温度不超过310℃。储热罐的数值研究表明,储热罐的能量效率为95%。(编译:高梓玉,张新敬 INESA)

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标签: 储能研究进展  

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