一種回熱式壓縮空氣儲能系統效率的定量評估方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力系統中的儲能技術領域，特別涉及一種回熱式壓縮空氣儲能系統 效率的定量評估方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，大規模可再生能源并網給電力系統運行帶來了新的挑戰，這主要源于可 再生能源的出力不確定性及大量出現的反調峰特性。為了能在電力系統實時運行中平抑 可再生能源的出力不確定性，一種可行的方法即在電力系統中配備一定的儲能系統平抑 風電的不確定性或減少風電所帶來的負荷峰谷差。壓縮空氣儲能（CAES, Compressed Air Energy Storage)系統因為其可建設規模大、使用壽命長及建設地點靈活等特點近年來備 受關注。進一步地說，回熱式壓縮空氣儲能系統可以回收壓縮過程中釋放的部分熱量，并在 空氣膨脹做功過程中釋放，可以有效提高整個電力系統的效率。但是，目前尚未有針對回熱 式壓縮空氣儲能系統效率。
【發明內容】
[0003] 有鑒于此，本發明實施例提供一種回熱式壓縮空氣儲能系統效率的定量評估方 法，該方法能夠定量評估回熱式壓縮空氣儲能系統的效率。
[0004] 根據上述目的，本發明是這樣實現的：
[0005] -種回熱式壓縮空氣儲能系統效率的定量評估方法，該方法計算得到的回熱式壓 縮空氣儲能系統效率作為設置回熱式壓縮空氣儲能系統的技術依據，該方法包括：
[0006] 將回熱式壓縮空氣儲能系統效率的定量評估分為分環節效率及整體環節效率的 定量評估，其中，分環節效率的定量評估為對壓縮儲能環節效率、回熱環節效率、儲放氣環 節效率及膨脹釋能環節效率的定量評估；
[0007] 對于各個分環節效率的定量評估，分別根據該分環節的功率或能量的輸出輸入比 值變化，作為該分環節的功率定量評估值；
[0008] 對于整體環節效率的定量評估，根據膨脹釋能環節效率與壓縮儲能環節效率，以 及膨脹釋能環節效率、壓縮儲能環節效率與外界的技術功交換值計算得到；
[0009] 將得到的各個分環節的功率評估值及計算得到的系統整體效率，計算回熱式壓縮 空氣儲能系統回熱環節的效率。
[0010] 由上述方案可以看出，本發明針對回熱式壓縮空氣儲能系統，基于電能-機械 能-熱能轉換過程，將整個定量評估分為分環節效率及整體環節效率的定量評估，其中，分 環節效率的定量評估為對壓縮儲能環節效率、回熱環節效率、儲放氣環節效率及膨脹釋能 環節效率的定量評估；對于各個分環節效率的定量評估，分別根據該分環節的功率或能量 的輸出輸入比值變化，作為該分環節的功率定量評估值；對于整體環節效率的定量評估，根 據膨脹釋能環節效率與壓縮儲能環節效率，以及膨脹釋能環節效率、壓縮儲能環節效率與 外界的技術功交換值計算得到；根據得到的各個分環節的功率評估值及計算得到的系統整 體效率，確定回熱式壓縮空氣儲能系統回熱環節效率。本發明實施例定量評估回熱式壓縮 空氣儲能系統的整體及各環節的效率，同時構建它們之間的關系。因此，本發明實施例可以 定量評估回熱式壓縮空氣儲能系統的效率。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發明實施例提供的回熱式壓縮空氣儲能系統效率的定量評估方法流程 圖；
[0012] 圖2為本發明實施例提供的回熱式壓縮空氣儲能系統的整體結構示意圖；
[0013] 圖3為儲氣罐壓強隨外界對壓縮空氣所做技術功變化曲線示意圖；
[0014] 圖4為本發明實施例提供的在膨脹釋能環節中儲氣罐壓強壓縮空氣所做技術功 變化曲線示意圖；
[0015] 圖5為本發明實施例提供的壓縮儲能環節中壓縮空氣釋放熱功率或能量隨儲氣 罐壓強變化關系不意圖；
[0016] 圖6為本發明實施例提供的m(pstJ，n(pstJ同儲氣罐壓強變化關系及δ (PstJ 及回熱占比β同儲氣罐壓強變化關系的示意圖；
[0017] 圖7為本發明實施例提供的系統整體效率隨nstOT，ntes的變化關系、及n CAES = 47. 55%時η stOT, Jltes之間的關系不意圖。
【具體實施方式】
[0018] 為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對 本發明作進一步詳細說明。
[0019] 本發明為了可以定量評估回熱式壓縮空氣儲能系統的效率，本發明針對回熱式壓 縮空氣儲能系統，基于電能-機械能-熱能轉換過程，將整個定量評估分為分環節效率及整 體環節效率的定量評估，其中，分環節效率的定量評估為對壓縮儲能環節效率、回熱環節效 率、儲放氣環節效率及膨脹釋能環節效率的定量評估；對于各個分環節效率的定量評估，分 別根據該分環節的功率或能量的輸出輸入比值變化，作為該分環節的功率定量評估值；對 于整體環節效率的定量評估，根據膨脹釋能環節效率與壓縮儲能環節效率，以及膨脹釋能 環節效率、壓縮儲能環節效率與外界的技術功交換值計算得到；根據得到的各個分環節的 功率評估值及計算得到的系統整體效率，確定回熱式壓縮空氣儲能系統回熱環節效率。本 發明實施例定量評估回熱式壓縮空氣儲能系統的整體及各環節的效率，同時構建它們之間 的關系。
[0020] 在這里,所述的輸出輸入比較變化也可以表示為轉換輸入比值變化。
[0021] 這樣，根據所確定的回熱式壓縮空氣儲能系統效率，就可以在設置回熱式壓縮空 氣儲能系統提供技術依據。
[0022] 圖1為本發明實施例提供的回熱式壓縮空氣儲能系統效率的定量評估方法流程 圖，其具體步驟為：
[0023] 步驟101、將回熱式壓縮空氣儲能系統效率的定量評估分為分環節效率及整體環 節效率的定量評估，其中，分環節效率的定量評估為對壓縮儲能環節效率、回熱環節效率、 儲放氣環節效率及膨脹釋能環節效率的定量評估；
[0024] 步驟102、對于各個分環節效率的定量評估，分別根據該分環節的功率或能量的輸 出輸入比值變化，作為該分環節的功率定量評估值；
[0025] 在本步驟中，輸出輸入比值變化也可以為轉換輸入比值變化；
[0026] 步驟103、對于整體環節效率的定量評估，根據膨脹釋能環節效率與壓縮儲能環節 效率，以及膨脹釋能環節效率、壓縮儲能環節效率與外界的技術功交換值計算得到；
[0027] 步驟104、將得到的各個分環節的功率評估值及計算得到的系統整體效率，計算回 熱式壓縮空氣儲能系統回熱環節的效率。
[0028] 在本發明中，計算得到的回熱式壓縮空氣儲能系統效率作為設置回熱式壓縮空氣 儲能系統的技術依據。
[0029] 以下對圖1所述的過程進行詳細說明。
[0030] 本發明實施例先定義技術術語表，如表1所示：
[0031]
[0032]
【主權項】
1. 一種回熱式壓縮空氣儲能系統效率的定量評估方法，其特征在于，該方法計算得到 的回熱式壓縮空氣儲能系統效率作為設置回熱式壓縮空氣儲能系統的技術依據，該方法包 括： 將回熱式壓縮空氣儲能系統效率的定量評估分為分環節效率及整體環節效率的定量 評估，其中，分環節效率的定量評估為對壓縮儲能環節效率、回熱環節效率、儲放氣環節效 率及膨脹釋能環節效率的定量評估； 對于各個分環節效率的定量評估，分別根據該分環節的功率或能量的輸出輸入比值變 化，作為該分環節的功率定量評估值； 對于整體環節效率的定量評估，根據膨脹釋能環節效率與壓縮儲能環節效率，以及膨 脹釋能環節效率、壓縮儲能環節效率與外界的技術功交換值計算得到； 將得到的各個分環節的功率評估值及計算得到的系統整體效率，計算回熱式壓縮空氣 儲能系統回熱環節的效率。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，在該方法之前，設置技術術語表及假設條 件，包括：
假設條件為： (1) 整個回熱式壓縮空氣儲能系統的壓縮過程指儲氣罐壓強從初始工作壓強到 最大工作壓強丨.〕$.丨1的過程； (2) 回熱式壓縮空氣儲能系統的壓縮機共有Nram級壓縮，且第Ν_-1級壓縮的排氣壓強 pH-ι < 第Ν。》級壓縮的排氣壓強pH > 口盟匕
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述對壓縮儲能環節效率的定量評估為：
其中，代表壓縮過程的總時間；Pee_(pstOT)為壓縮儲能環節經時間At ram后、 儲氣罐壓強為PstOT時電網系統側的電功率。
4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述回熱環節效率的定量評估包括每一壓 縮級的回熱占比，第^?級壓縮的回熱占比同儲氣罐壓強之間的關系及回熱占比同儲氣罐 壓強之間的關系，其中， 穩態壓縮級的回熱占比：
單位時間第Nram級壓縮的回熱占比同儲氣罐壓強之間的關系：
回熱占比同儲氣罐壓強之間的關系： 其
中 ， ^(Pstor) = (I + m(Pstor))/(l nCPstor))? mCPstor) = ^Ncom-I(Pstor)/ Pn^0111-I 表示非穩態壓縮級向回熱系統釋放熱功率同穩態壓縮級向回熱系統釋放熱功率的比值； n(pstm.)二1表示非穩態壓縮級壓縮氣體技術功功率同穩態壓縮 級壓縮空氣技術功功率的比值。
5. 如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述儲放氣環節效率的定量評估為：
其中，C(l，C1, c2, C3是理想空氣的定壓比熱與溫度的關系系數；T" = T/1000。
6. 如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述膨脹釋能環節效率的定量評估為： pw %ω· = "S11，表示向共白勺?能與胃平對外界所做技術功能量:&匕匕。 Pe
7. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述壓縮空氣儲能系統整體效率表示為：
【專利摘要】一種回熱式壓縮空氣儲能系統效率的定量評估方法，針對回熱式壓縮空氣儲能系統，將整個定量評估分為分環節效率及整體環節效率的定量評估，分環節效率的定量評估為對壓縮儲能環節效率、回熱環節效率、儲放氣環節效率及膨脹釋能環節效率的定量評估；對于各個分環節效率的定量評估，分別根據該分環節的功率或能量的輸出輸入比值變化，作為該分環節的功率定量評估值；對于整體環節效率的定量評估，根據膨脹釋能環節效率與壓縮儲能環節效率，以及膨脹釋能環節效率、壓縮儲能環節效率與外界的技術功交換值計算得到；根據得到的各個分環節的功率評估值及計算得到的系統整體效率，確定回熱式壓縮空氣儲能系統回熱環節效率。
【IPC分類】G06Q50-06
【公開號】CN104732445
【申請號】CN201310713473
【發明人】梅生偉, 陳來軍, 劉鋒, 金逸, 費益軍, 劉斌, 王程, 王召健
【申請人】清華大學, 江蘇省電力公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年12月20日