压缩空气储能最新研究进展.docx

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1、压缩空气储能系统（CAES）可有效解决可再生能源系统的不稳定性和国家电网的强波动性所带来的挑战。压缩机作为CAES系统中最重要的设备之一，通常需要在非设计条件下运行，其中高压离心压缩机（HPCC）需要在高进气压力、高转速和大流量条件下工作。进口导叶调整（AIGVS）和转速调节（ARS）是工业上常用的离心压缩机调整方法,进口压力（AIP）的调整是离心压缩机的另一种非设计运行条件。然而，对于CAES系统所采用的高压离心压缩机，特别是在高压、高速环境下运行的高压离心压缩机，关于上述调整方法的研究较少。其中在高压环境下，HPCC内部真实气体的物理参数发生了变化。因此,需要研究用于CAES系统的高压离心

2、压缩机HPCC）的变工况性能。来自中国科学院工程热物理研究所的研究员成功搭建了高压离心压缩机试验台，如图1所示，其设计进口压力可达5.5MPa,并进行了AIGVsxARS和AIP的调整试验。该研究首次获得了应用于CAES系统的高压离心压缩机在非设计工况下的试验性能，这对CAES系统今后的研究和开发具有重要意义。通过AIGVs的研究表明，当进口导叶角度从-20。至+50。变化时，喘振位置的效率范围为75%-79%,堵塞位置的效率范围为13%-15%.当调整进口导叶角度时，质量流量范围扩大了41.18%,最大效率提高了3.28%,同时还可以提高等嫡效率，最多提高7.82%o通过对现有实验数据进行插

3、值，得到了AIGVs的HPCC的综合性能图，人们可以清楚地看到HPCC在不同运行条件下的高效率范围。通过ARS的研究表明，当HPCC在较小运行条件下工作时，可以通过降低转速来改善内部流动状态和压缩效率，但不能提高总压比。通过AIP的研究表明，随着入口压力从5.5MPa逐渐降低，堵塞流量均匀减小，最大压比点略有增加，但最大效率变化不大。随后，对实验结果与CFD结果进行了比较分析，由于入口膨胀节和出口膨胀节的损失，实验得到的气动性能略低于CFDo同时分析发现，当入口压力低于设计压力的50%时，入口压力越偏离设计压力5,则通过建模获得的性能曲线越偏离设计工况。这可能是由于实际气体在这种高压下的某些性

4、质参数与低压环境下的不同而导致的。（编译：高梓玉，张新敬INESA）图1高压离心压缩机试验台伊朗KN图什理工大学开展压缩空气储能与脱盐系统耦合的研究技术领域：压缩空气储能开发单位：KN图什理工大学MohammadTayefeh文章名称：MohammadTayefeh.Aninnovativerearrangementandcomprehensivecomparisonofthecombinationofcompressedairenergystorage(CAES)withmu1tistagef1ash(MSF)desa1inationandmu1tieffectdisti11ation(ME

5、D)systems.Journa1ofEnergyStorage,2023.技术突破:CAES-MED系统的往返效率为69.92%,CAES-MSF的往返效率为65.7%,与之前研究相比分别提高了23.29%和15.8%,无回热器的CAES-MED脱盐效率更局应用价值:CAES脱盐系统不受地点和环境限制为干旱地区同时提供电力和饮用水。对于全球人口而言，能源与饮用水资源是两大关键资源。为了克服可再生能源的振荡和间歇性问题，具有寿命长、储能周期长和经济效益好的压缩空气储能(CAES)系统得到大力发展。对于饮用水资源的开发，目前海水脱盐淡化系统得到广泛关注。其中，常用的脱盐方法是热脱盐法中的多级闪蒸

6、(MSF)和多效脱盐(MED)。CAES系统中膨胀机和压缩机排气的散热量可以作为海水淡化装置的输入热功率而消耗，这样不仅可以生产大量饮用水，还可以改善CAES的性能。因此，已有研究将CAES与MED耦合,在CAES发电之外的阶段提供饮用水，以同时解决能源与饮用水资源问题。然而,目前研究并不深入，没有获得与CAES系统最合适的海水脱盐系统以及耦合系统的最佳运行方案。为解决上述问题，来自伊朗KN图什理工大学的研究员对MSF和MED两种海水淡化系统进行对比研究，以找到最适合与CAES结合的海水淡化系统。并且对比了有无回热器的CAES与海水淡化耦合系统。如图2所示，人们获得了耦合系统最佳运行方案。研究

7、表明，在充电阶段，MSF中可以产生7.89kg/s的饮用水，MED中可以产生37.98kg/s的饮用水。在放电阶段，MSF中可以产生14.5kg/s的饮用水，MED中可以产生62.47kg/s的饮用水。CAES-MED系统的往返效率为69.92%,CAES-MSF的往返效率为65.7%,与之前研究相比分别提高了23.29%和15.8%。因此，CAES-MED系统比CAES-MSF系统耦合效果更好。没有回热器的CAES脱盐系统与有回热器的系统相比，其往返效率提高了大约3%,蒸储水的流速是有回热器的CAES脱盐系统的2.5倍左右。由此可得，没有回热器的CAES脱盐系统可以显著提高产量，而且无回热器的CAES脱盐的效率更高。(编译：高梓玉，张新敬INESA)(ESHITS(a)(b)图2(a)有回热器的CAES脱盐系统(b)无回热器的CAES脱盐系统