《储能技术》第3章 压缩空气储能.ppt

□压缩空气储能概述

□压缩空气储能热力学基础

□先进绝热压缩空气储能

□压缩空气储能热力学分析

□压缩空气储能应用案例

□总结与展望;□3.1.1压缩空气储能基本概念

压缩空气储能系统，就是采用压缩空气作为能量载体，实现能量存储和跨时间

空间转移和利用的一种能源系统，主要可以分为储能和释能两个基本工作过程:

?储能时，电动机驱动压缩机由环境中吸取空气将其压缩至高压状态并存入储气装

置，电能在该过程中转化为压缩空气的内能

?释能时，储气装置中存储的压缩空气进入空气透平中膨胀做功发电，压缩空气中

蕴含的内能和势能在该过程中重新转化为电能;□3.1.2压缩空气储能的作用

?大功率储能

单机功率可达数百兆瓦,并且可在实际

运行过程中实现功率的实时调整

?长周期储能

可实现日调度、周调度甚至季调度的长

周期储能

?长时间供电

可通过调整输出功率实现长时间供电

?多能联储多能联供

多能联储联供能力,可与光热、地热、

工业余热结合,作为清洁能源系统能量枢纽;□3.1.3压缩空气储能分类及技术路线

◆3.1.3.1压缩空气储能分类;机进气温度

?技术特点

结构简单,技术成熟度高、设备运行可

靠、投资成本低,具有较长的使用寿命,具备与燃气电站类似的快速响应特性；

在当前大力发展绿色能源、控制碳排放

量的大背景下,碳排放已成为其最大弊端;(400℃)和中温(400℃)两个技术路线

?技术特点

高温绝热压缩空气储能超高温压缩和高温固体

蓄热技术存在技术瓶颈,难以实现；

中温绝热压缩空气储能关键设备技术成熟、成

本合理,系统稳定性、可控性较强,具备多能联储、多能联供的能力,易于实现工程化应用;□3.1.3压缩空气储能分类及技术路线

◆3.1.3.4等温式压缩空气储能

?工作原理

采用准等温过程实现空气压缩和膨胀。

压缩过程中实时分离压缩热能和压力势能,

使压缩空气不发生较大的温升；在膨胀过程

中,实时将存储的压缩热能回馈给压缩空气,使压缩空气不发生较大的温降

?技术特点

等温压缩空气储??优点是系统结构简单、

运行参数低,但其装机功率一般较小,储能效率较低,等温的压缩过程和膨胀过程也难以实现,仅适用于小容量的储能场景;□3.1.3压缩空气储能分类及技术路线

◆3.1.3.5复合式非补燃压缩空气储能

?工作原理

太阳能光热、地热和工业余热均可满足

压缩空气储能系统膨胀过程中的加热需求,

这种通过多种能源系统复合实现非补燃压缩

空气储能的系统称为复合式压缩空气储能系

统,其工作原理与绝热式压缩空气储能类似

?技术特点

复合压缩空气储能系统具有较强的多能

联储、多能联供的能力,可以实现多种能量形式的储存、转换和利用,满足不同形式的用能需求,提升系统能量综合利用效率;□3.1.3压缩空气储能分类及技术路线

◆3.1.3.6深冷液化空气储能

?工作原理

深冷液化空气储能在压缩、膨胀和储热

方面与绝热式压缩空气储能类似,所不同的

是,液态空气储能增加了蓄冷系统,其包括

储能过程中空气的冷却、液化、分离、储存

和释能过程中空气的气化

?技术特点

最大的优点是空气以常压液态形式储存,

储能密度高,可大大减少储气系统的容积,

减少电站对地形条件的依赖。但由于增加蓄

冷系统,导致系统结构更为复杂;式中,dE为系统总能的变化,δQ为系统由外界吸收热量与向外释放热量之

差,δW为系统向外界做功与外界向系统做功之差；

对于一个热力系统,其内部能量E由系统内部物质的内能U、宏观的动能

Ek和重力势能Eg组成,即

dE=du+dEK+dEg;□3.2.1热力学第一定律

?体积功

边界上某一微元面积δA在压强p作用下沿法

线移动dx并引起体积变化dV,则压强p在该过程中对系统所做的功为体积功,表达式为;开口系统能量守恒示意图

式中cf为工质的流速；z为工质在重力场中的高度；g为重力加速度；下标in和

out分别表示进口和出口参数。在压缩空气储能研究中,一般忽略空气的动能和势能,则该表达式可简化为;□3.2.1热力学第一定律

?稳定流动的开口系能量方程

对于达到稳定流动状态的开口系统,即系统内各处物质的状态参数都处于稳

定状态,则此时系统内部总能不变,进出系统的