设计计算！！
压缩空气储能系统的工作特性研究杨启超，刘广彬，赵远扬，李连生（合肥通用机械研究院压缩机技术国家重点。压缩空气储能系统是将电站非峰荷时的**电能转换成峰荷时的高价电能。即在系统低谷时，利用电网中的富余电力，通过空气压缩机储存能量；在电力系统峰荷时，利用压缩空气储存的高压空气通过膨胀机发电供给系统，以提高系统负荷率，解决系统峰谷差，还可以作为备用电源使用。
合燃烧，燃烧的方式与常规燃气轮机相同。大型压缩空气储能系统主要利用特定的地下矿井或洞穴储存压缩空气。小型的压缩空气能量储存系统则可利用高压储气罐或管网储存压缩空气。储气装置的设计有两种方式：恒容和恒压。通常储能系统工作在恒容条件下，高压气体通过节流阀降至某一恒定压力，来保障膨胀机相对的稳定高效运行，而此时储气罐内的压力在一定范围内变化。商业运行的压缩空气储能电站均采用这种方式，如德国Huntorf电站将压力降至4. 6MPa，储气空间的压力在4.8~6.6MPa范围内变化。恒压式储气装置能够保持电站的高效运行以及减小存储体积，此时储气罐向膨胀机输送储气压力下的高压气体，即储气罐压力恒定不变。15介绍了恒压式储气系统的典型设计方案，本文将对这2种储气方式下的系统工作特性进行对比分析。
3热力过程分析假设空气为理想气体，理想气体状态方程：Rg―空气的气体常数T―温度所示为压缩空气储能系统的理论循环示意图。图中1-3为理想等温压缩过程，1-2为绝热压缩过程，3 -4为绝热膨胀过程。阴影面积1-2-3-4即为膨胀机无进口力口热情况下循环过程的能量损失。
储气罐）压缩空气储能系统的热力过程微小型压缩空气储能系统的基本原理压缩空气储能系统的的储能效率定义为输入常规的压缩空气储能系统是一种燃气轮机调功与输出功的比值：峰电站，膨胀发电过程是将压缩气体与天然气混n=WE，TOT/WC，TOT⑵功耗（kj）鹕lail置S4：抖丑k――除珙茄3置煤。桠筠潘珙芘K龆ia驾置>f；鹕lailK龆3置亩，舳―->瞄3；败筠ia丑lm'Il；吩ipia饵龆茄陆屮鹕傥饵龆，到曲舳|著马驾3败焯4.败筠芘丑|：1；吩4败，卟邮婢筠渎，从啦著马陈0*，0丨脔裆K>~4筠。ia吩舔朔3芘驾辟败4 4筠。埘这鹕lailK￡ss瞄咖谛S；盖Jfriad-斛一~3cmpaN-lm：l焯矣尽，粗截潘珙芘Kfistb鹕傥饵龆败置41.4承~函3 JlmBIMs熙毋胯3-埘淋，彐排沁化桠筇舔Jfr敢弟a-骂字寒EE（私）rja姊毋嫁傲M谢斛iaH）Jfr-*3葙绅塍H）Jfr3il钭宗到挛。贫晌）4ss、Jfr组朔丑芘HJJfrs埘辫（浩）排沁4：这傥砷苕芘舜纷化字细咖；f，iaHJJfrm埘3骂字鸯。ifiaH）Jfrs埘辫W*曲茄iad-苕珙。舔Jfr朔丑slaJt―脔茄陆孕肺傥砷，珙圭4=.胚一tt，MJfr锬丑鲥芘吩舔谢1|1卅舳芘；|1.埘容A□芘11排苕11鲥辫。，|1吩斛请敦挛芘抖丑，―― 3il驾阱1琳舔谢斛舔Jfr锬丑。阱1苒iad-菩敢弟3ilH）Jfr，骂屮33ilKfis，潘3毋埘晰。瞄涔±，鹕傥芘4￡亩，辟iaK￡§￡m.sltt，47请，ifiaJfrsilK龆热匆彐鹆陆鹕laK龆。丑lmll；吩S3败媸iaK龆舳茄陆鹕lail3.菡-啡咖钭瞄it，骂屮败媸ia饵龆，斛啦媸iatb鹕sil驾置亩。拓啦媸ia驾择□la流体机械+恒压式的性能。在绝热和多级工作过程中，系统的储能效率初始时随着储气压力的增高而迅速降低，而后降低速度变缓。在典型的储气压力为5 ~10MPa的范围内，绝热过程的储气效率变化范围为32.7%~26.8%.而多级压缩和多级膨胀系统的储气效率变化范围为66.4%储能密度的比较。在恒容方式下，定义节流降压比为储气压力与节流后的膨胀机入口压力之比为Psl/Ps2，研究降压比对储能密度的影响。已建成的商业电站Huntorf和McIntosh电站都采用节流降压的恒容方式工作，降压比分别为1.4和1.6.由图可知，压缩空气储能系统的储能密度随着储气压力的升高而增大；恒压式系统的储能密度远大于恒容式。恒容式系统的储能密度随着节流降压比的增大而升高。
P――储气压力Vs―储气罐体积Rs―空气的气体常数Ts――储气温度3.3膨胀过程采用多级膨胀中间加热可以增加膨胀机的输出功。膨胀机在不同工作过程的输出功可分别表示如下：等温膨胀的输出功为：绝热膨胀的输出功为：所示为膨胀机输出功与膨胀初始温度的关系曲线，可以看出不管是等温膨胀过程还是绝热等熵膨胀过程，膨胀初始温度对膨胀机输出功的影响都是线性的，即提高膨胀初始温度将大大增加膨胀机的做功能力。而且，膨胀过程越逼近等温过程，随进气温度的升高，膨胀输出功的增加也越明显。因此，在改进的诸多压缩空气储能系统中会利用压缩热、太阳能、膨胀机余热或燃料燃烧来预热膨胀机入口气体温度以提高输出功。
储气压力（MPa）恒容与恒压下的储能系统的储能密度所示为通过节流阀时由于压力的降低导致的有效能损失与储存的高压空气有效能的比值。在一定节流降压比下，节流过程中有效能损失随储气压力的增大而降低，且变化趋势逐渐变缓。节流过程中有效能损失占比随节流降压比的增大而增大。结合和综合作用可知，在节流降压比较大时，虽然节流过程有效能损失较膨胀机进气温度（K）进气温度对膨胀机输出功的影响4储能系统的特性5所示为压缩空气储能系统的储能效率在不同工作过程下的变化曲线，其系统未采用入口空气预热。由图可知，等温工作过程为理想的工作过程，其储能效率为100%.而绝热过程的储能系统效率*小。中的多级过程指的是采用4级压缩中间冷却的压缩过称和2级膨胀中间加热的膨胀过程，其储能效率介于等温过程和绝热过程之间，反映了实际应用中可实现的工作循环（s/3fi铂腱恒容方式下的节流有效能损失为恒容式系统所需的储气容积与恒压式系统所需储气容积的比值随储气压力的变化曲线。随着储气压力的升高，其比值逐渐减小。例如，当储气压力为9MPa，节流降压比分别为1.5、和2.5时，恒容式系统的储气罐容积分别是恒压式系统储气罐容积的3.3、。4和2.1倍。因此，恒压式压缩空气储能系统所需的储气罐容积*小，设计和制造恒压式的储气系统对提高压缩空气储能系统的总体性能具有重要意义。
大，但此时从储气罐释放用于膨胀做功的气体质量也增多，因此致使储能密度较大。储能密度的大小由节流降压比和空气质量的综合效果决定。
储气压力（MPa）恒容与恒压下的储气罐容积比5结论针对微小型压缩空气储能系统，运用热力学理论建立了压缩过程、储气和膨胀过程的理论分析模型。采用储能效率和储能密度作为评价指标探讨压缩空气储能系统在等温、绝热和多级多变工作过程下的工作特性，分析比较了恒压和恒容储气方式对系统性能的影响规律。结果表明，储气压力、压缩和膨胀过程和储气方式对压缩空气储能系统的效率和储能密度都有很大的影响，提高储气压力能显著增大系统的储能密度；多级压缩中间冷却的压缩过程有利于减少压缩耗功，多级压缩中间加热的膨胀过程能有效增加膨胀输出功；膨胀机进气温度越高，则膨胀输出功和系统储能效率越大；与恒容式储气系统相比，恒压式系统的储能密度较大，而所需气罐容积大大减小。建立的压缩空气储能系统理论分析模型，能够反映关键运行参数对系统工作特性的影响规律，可为设计高效压缩空气储能系统提供基础。
