一种回热式压缩空气储能系统效率的定量评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统中的储能技术领域，特别涉及一种回热式压缩空气储能系统 效率的定量评估方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，大规模可再生能源并网给电力系统运行带来了新的挑战，这主要源于可 再生能源的出力不确定性及大量出现的反调峰特性。为了能在电力系统实时运行中平抑 可再生能源的出力不确定性，一种可行的方法即在电力系统中配备一定的储能系统平抑 风电的不确定性或减少风电所带来的负荷峰谷差。压缩空气储能（CAES, Compressed Air Energy Storage)系统因为其可建设规模大、使用寿命长及建设地点灵活等特点近年来备 受关注。进一步地说，回热式压缩空气储能系统可以回收压缩过程中释放的部分热量，并在 空气膨胀做功过程中释放，可以有效提高整个电力系统的效率。但是，目前尚未有针对回热 式压缩空气储能系统效率。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明实施例提供一种回热式压缩空气储能系统效率的定量评估方 法，该方法能够定量评估回热式压缩空气储能系统的效率。
[0004] 根据上述目的，本发明是这样实现的：
[0005] -种回热式压缩空气储能系统效率的定量评估方法，该方法计算得到的回热式压 缩空气储能系统效率作为设置回热式压缩空气储能系统的技术依据，该方法包括：
[0006] 将回热式压缩空气储能系统效率的定量评估分为分环节效率及整体环节效率的 定量评估，其中，分环节效率的定量评估为对压缩储能环节效率、回热环节效率、储放气环 节效率及膨胀释能环节效率的定量评估；
[0007] 对于各个分环节效率的定量评估，分别根据该分环节的功率或能量的输出输入比 值变化，作为该分环节的功率定量评估值；
[0008] 对于整体环节效率的定量评估，根据膨胀释能环节效率与压缩储能环节效率，以 及膨胀释能环节效率、压缩储能环节效率与外界的技术功交换值计算得到；
[0009] 将得到的各个分环节的功率评估值及计算得到的系统整体效率，计算回热式压缩 空气储能系统回热环节的效率。
[0010] 由上述方案可以看出，本发明针对回热式压缩空气储能系统，基于电能-机械 能-热能转换过程，将整个定量评估分为分环节效率及整体环节效率的定量评估，其中，分 环节效率的定量评估为对压缩储能环节效率、回热环节效率、储放气环节效率及膨胀释能 环节效率的定量评估；对于各个分环节效率的定量评估，分别根据该分环节的功率或能量 的输出输入比值变化，作为该分环节的功率定量评估值；对于整体环节效率的定量评估，根 据膨胀释能环节效率与压缩储能环节效率，以及膨胀释能环节效率、压缩储能环节效率与 外界的技术功交换值计算得到；根据得到的各个分环节的功率评估值及计算得到的系统整 体效率，确定回热式压缩空气储能系统回热环节效率。本发明实施例定量评估回热式压缩 空气储能系统的整体及各环节的效率，同时构建它们之间的关系。因此，本发明实施例可以 定量评估回热式压缩空气储能系统的效率。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明实施例提供的回热式压缩空气储能系统效率的定量评估方法流程 图；
[0012] 图2为本发明实施例提供的回热式压缩空气储能系统的整体结构示意图；
[0013] 图3为储气罐压强随外界对压缩空气所做技术功变化曲线示意图；
[0014] 图4为本发明实施例提供的在膨胀释能环节中储气罐压强压缩空气所做技术功 变化曲线示意图；
[0015] 图5为本发明实施例提供的压缩储能环节中压缩空气释放热功率或能量随储气 罐压强变化关系不意图；
[0016] 图6为本发明实施例提供的m(pstJ，n(pstJ同储气罐压强变化关系及δ (PstJ 及回热占比β同储气罐压强变化关系的示意图；
[0017] 图7为本发明实施例提供的系统整体效率随nstOT，ntes的变化关系、及n CAES = 47. 55%时η stOT, Jltes之间的关系不意图。
【具体实施方式】
[0018] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本发明作进一步详细说明。
[0019] 本发明为了可以定量评估回热式压缩空气储能系统的效率，本发明针对回热式压 缩空气储能系统，基于电能-机械能-热能转换过程，将整个定量评估分为分环节效率及整 体环节效率的定量评估，其中，分环节效率的定量评估为对压缩储能环节效率、回热环节效 率、储放气环节效率及膨胀释能环节效率的定量评估；对于各个分环节效率的定量评估，分 别根据该分环节的功率或能量的输出输入比值变化，作为该分环节的功率定量评估值；对 于整体环节效率的定量评估，根据膨胀释能环节效率与压缩储能环节效率，以及膨胀释能 环节效率、压缩储能环节效率与外界的技术功交换值计算得到；根据得到的各个分环节的 功率评估值及计算得到的系统整体效率，确定回热式压缩空气储能系统回热环节效率。本 发明实施例定量评估回热式压缩空气储能系统的整体及各环节的效率，同时构建它们之间 的关系。
[0020] 在这里,所述的输出输入比较变化也可以表示为转换输入比值变化。
[0021] 这样，根据所确定的回热式压缩空气储能系统效率，就可以在设置回热式压缩空 气储能系统提供技术依据。
[0022] 图1为本发明实施例提供的回热式压缩空气储能系统效率的定量评估方法流程 图，其具体步骤为：
[0023] 步骤101、将回热式压缩空气储能系统效率的定量评估分为分环节效率及整体环 节效率的定量评估，其中，分环节效率的定量评估为对压缩储能环节效率、回热环节效率、 储放气环节效率及膨胀释能环节效率的定量评估；
[0024] 步骤102、对于各个分环节效率的定量评估，分别根据该分环节的功率或能量的输 出输入比值变化，作为该分环节的功率定量评估值；
[0025] 在本步骤中，输出输入比值变化也可以为转换输入比值变化；
[0026] 步骤103、对于整体环节效率的定量评估，根据膨胀释能环节效率与压缩储能环节 效率，以及膨胀释能环节效率、压缩储能环节效率与外界的技术功交换值计算得到；
[0027] 步骤104、将得到的各个分环节的功率评估值及计算得到的系统整体效率，计算回 热式压缩空气储能系统回热环节的效率。
[0028] 在本发明中，计算得到的回热式压缩空气储能系统效率作为设置回热式压缩空气 储能系统的技术依据。
[0029] 以下对图1所述的过程进行详细说明。
[0030] 本发明实施例先定义技术术语表，如表1所示：
[0031]
[0032]
【主权项】
1. 一种回热式压缩空气储能系统效率的定量评估方法，其特征在于，该方法计算得到 的回热式压缩空气储能系统效率作为设置回热式压缩空气储能系统的技术依据，该方法包 括： 将回热式压缩空气储能系统效率的定量评估分为分环节效率及整体环节效率的定量 评估，其中，分环节效率的定量评估为对压缩储能环节效率、回热环节效率、储放气环节效 率及膨胀释能环节效率的定量评估； 对于各个分环节效率的定量评估，分别根据该分环节的功率或能量的输出输入比值变 化，作为该分环节的功率定量评估值； 对于整体环节效率的定量评估，根据膨胀释能环节效率与压缩储能环节效率，以及膨 胀释能环节效率、压缩储能环节效率与外界的技术功交换值计算得到； 将得到的各个分环节的功率评估值及计算得到的系统整体效率，计算回热式压缩空气 储能系统回热环节的效率。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该方法之前，设置技术术语表及假设条 件，包括：
假设条件为： (1) 整个回热式压缩空气储能系统的压缩过程指储气罐压强从初始工作压强到 最大工作压强丨.〕$.丨1的过程； (2) 回热式压缩空气储能系统的压缩机共有Nram级压缩，且第Ν_-1级压缩的排气压强 pH-ι < 第Ν。》级压缩的排气压强pH > 口盟匕
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对压缩储能环节效率的定量评估为：
其中，代表压缩过程的总时间；Pee_(pstOT)为压缩储能环节经时间At ram后、 储气罐压强为PstOT时电网系统侧的电功率。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述回热环节效率的定量评估包括每一压 缩级的回热占比，第^?级压缩的回热占比同储气罐压强之间的关系及回热占比同储气罐 压强之间的关系，其中， 稳态压缩级的回热占比：
单位时间第Nram级压缩的回热占比同储气罐压强之间的关系：
回热占比同储气罐压强之间的关系： 其
中 ， ^(Pstor) = (I + m(Pstor))/(l nCPstor))? mCPstor) = ^Ncom-I(Pstor)/ Pn^0111-I 表示非稳态压缩级向回热系统释放热功率同稳态压缩级向回热系统释放热功率的比值； n(pstm.)二1表示非稳态压缩级压缩气体技术功功率同稳态压缩 级压缩空气技术功功率的比值。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述储放气环节效率的定量评估为：
其中，C(l，C1, c2, C3是理想空气的定压比热与温度的关系系数；T" = T/1000。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述膨胀释能环节效率的定量评估为： pw %ω· = "S11，表示向共白勺?能与胃平对外界所做技术功能量:&匕匕。 Pe
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述压缩空气储能系统整体效率表示为：
【专利摘要】一种回热式压缩空气储能系统效率的定量评估方法，针对回热式压缩空气储能系统，将整个定量评估分为分环节效率及整体环节效率的定量评估，分环节效率的定量评估为对压缩储能环节效率、回热环节效率、储放气环节效率及膨胀释能环节效率的定量评估；对于各个分环节效率的定量评估，分别根据该分环节的功率或能量的输出输入比值变化，作为该分环节的功率定量评估值；对于整体环节效率的定量评估，根据膨胀释能环节效率与压缩储能环节效率，以及膨胀释能环节效率、压缩储能环节效率与外界的技术功交换值计算得到；根据得到的各个分环节的功率评估值及计算得到的系统整体效率，确定回热式压缩空气储能系统回热环节效率。
【IPC分类】G06Q50-06
【公开号】CN104732445
【申请号】CN201310713473
【发明人】梅生伟, 陈来军, 刘锋, 金逸, 费益军, 刘斌, 王程, 王召健
【申请人】清华大学, 江苏省电力公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月20日