一種新型抽水壓縮氣體蓄能系統(tǒng)

1、帶加熱裝置的恒壓抽水壓縮氣體儲能系統(tǒng)熱力分析帶加熱裝置的恒壓抽水壓縮氣體儲能系統(tǒng)熱力分析王峰，王煥然，李瑞雄（西安交通大學能源與動力工程學院，陜西西安710049）（聯(lián)系電話：13709185897，Email:@stu.xjtu.）摘要摘要：在間歇性可再生能源越來越受到重視的情況下，電能的存儲在平衡負載中起著越來越重要的作用。本文針對中國干旱缺水地區(qū)風電大規(guī)模儲存問題，結合壓縮空氣與抽水蓄能系統(tǒng)的優(yōu)勢，設計了一種恒壓抽水壓縮氣體儲能系

2、統(tǒng)，并對該儲能系統(tǒng)進行了熱力學分析及?分析。在熱力學分析中重點研究了預置壓力、水氣共容壓力容器容積、水氣比對該儲能系統(tǒng)能量轉換效率的影響，得到了預置壓力、水氣共容艙容積、水氣比對該儲能系統(tǒng)能量轉換效率的影響規(guī)律。?分析中，研究了各單元的設備的?效率。研究結果對解決當前新能源利用問題提供的一種具有吸引力的解決方案。關鍵字：壓縮空氣儲能；抽水蓄能；熱力學分析，?分析0引言隨著傳統(tǒng)化石能源的日益枯竭，可再生能源受到越來越多的重視。2008年以

3、來中國風電、太陽能發(fā)電得到快速發(fā)展，2010年年底，中國風電裝機規(guī)模已經(jīng)躍進世界第一，達到45GW，2010年太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了爆發(fā)性的增長，全球光伏市場安裝量達到18.2GW，相較于2009年增長了139%，新增安裝量超過了1500萬kW。但是，由于風電和太陽能發(fā)電本身國有的間歇性，以及現(xiàn)有電網(wǎng)的調峰能力差（低于2%）致使所發(fā)出的電能無法接入電網(wǎng)，2011年中國風電風量達27.76億度，可以預計，隨著中國風電裝機規(guī)模的進一步擴大

4、，風電損失必定會進一步增加，因此，迫切需要解決風電和太陽發(fā)電入網(wǎng)問題。儲能技術能夠改善電力系統(tǒng)的供電能力提高能源利用率使系統(tǒng)更加安全可靠[1]。目前，適合大規(guī)模儲能的成熟技術只有兩種，一種是抽水儲能技術，另一種是壓縮空氣儲能技術[23]。這兩種儲能技術能適用的功率等級和技術成熟度高，能夠適用于大規(guī)模、超大規(guī)模電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，且均已實現(xiàn)了商業(yè)應用。德國在上世紀七八十年代就已經(jīng)建立了壓縮空氣儲能電站的示范工程今天仍在安全運行。目前，在

5、運行的電站有美國的阿拉巴馬州項目和德國的Huntf項目[4]。圖1：抽水壓縮氣體儲能系統(tǒng)的物理模型基于這一原理，本文提出在干旱缺水的任何地區(qū)建立抽水壓縮氣體儲能電站系統(tǒng)的構想，采用封閉壓力容器的壓縮氣體人造虛擬水壩，通過控制壓力容器內氣體壓力認為改變虛擬水壩上下游的落差，其儲能系統(tǒng)由一個水氣共容的壓力容器、一個與大氣相連通的封閉水池、一個電動抽水機組、一個水輪機驅動的發(fā)電機組。其系統(tǒng)簡圖如圖2所示：圖2帶加熱的抽水壓縮氣體儲能系統(tǒng)簡圖其

6、工作過程：首先關閉閥門6、7和9，開啟閥門8，利用氣體壓縮機對容器充氣加壓至某預置壓力，關閉閥門8，此后氣體壓縮機就不再工作。需要儲能時，開啟閥門7和9，讓高壓水泵對容器注水，隨著容器內水位的增加，水體擠壓容器內部的氣體，氣體被壓縮，壓力升高，抽水所消耗的能量也隨之增加，相當于充進同樣體積的水所要儲存的能量也增大了。當氣體被壓縮至目標壓力時，關閉閥門7和9，儲能結束。發(fā)電時，開啟閥門6，此時高壓水推動水輪發(fā)電機組發(fā)電，流經(jīng)水輪機的水重新