基于絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能的分布式冷熱功聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng).pdf

1、隨著人類社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)于能源的需求越來(lái)越大，導(dǎo)致傳統(tǒng)集中式供電網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷大幅增大。然而由于社會(huì)活動(dòng)的時(shí)間性，大負(fù)荷集中式供電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了嚴(yán)重的“峰谷電”問題，對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展產(chǎn)生了重大不利影響。除了電力供應(yīng)中的峰谷問題以外，由于傳統(tǒng)化石能源的加速消耗引發(fā)了越來(lái)越嚴(yán)重的能源危機(jī)，以及由于化石能源的大量使用帶來(lái)的嚴(yán)重環(huán)境污染問題，都促使人們?nèi)ふ铱稍偕那鍧嵞茉础Ｕ窃谶@樣的社會(huì)背景下，近年來(lái)，風(fēng)能、太陽(yáng)能以及潮汐能等可再生能源出現(xiàn)了大規(guī)

2、模的增長(zhǎng)。然而隨著可再生能源自身規(guī)模的不斷增長(zhǎng)，他們自身的間歇性、分散性以及不穩(wěn)定性等特點(diǎn)卻成為了它們自身發(fā)展的障礙，也越來(lái)越影響其進(jìn)行能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性。
　　在這樣的社會(huì)能源問題背景下，儲(chǔ)能技術(shù)以及分布式聯(lián)產(chǎn)技術(shù)成為了整個(gè)人類社會(huì)的關(guān)注焦點(diǎn)。儲(chǔ)能技術(shù)具有分時(shí)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)和釋放的特性，可以實(shí)現(xiàn)在能量需求低谷時(shí)將多余能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化存儲(chǔ)，在能量需求高峰時(shí)則將存儲(chǔ)的能量進(jìn)行釋放供應(yīng);而分布式聯(lián)產(chǎn)技術(shù)可以克服傳統(tǒng)集中式供電網(wǎng)絡(luò)的

3、臃腫以及復(fù)雜等弊端，并且可以實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用，提高整個(gè)系統(tǒng)的能量利用效率。兩種技術(shù)的特性使它們具有了解決傳統(tǒng)“峰谷電”和可再生能源不穩(wěn)定性兩大問題的潛質(zhì)和能力。本文正是基于這兩種技術(shù)，通過熱力學(xué)分析以及試驗(yàn)驗(yàn)證的方法，對(duì)一種基于這兩種技術(shù)的集成系統(tǒng)進(jìn)行了分析研究。
　　1)本文首先通過相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研以及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，表明了目前社會(huì)存在的電力峰谷問題以及可再生能源發(fā)展問題，進(jìn)而引出解決這兩大問題的方法:儲(chǔ)能技術(shù)和分布式能源系統(tǒng)。通過對(duì)比

4、各種儲(chǔ)能技術(shù)的技術(shù)參數(shù)和特征，發(fā)現(xiàn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)具有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，具有大規(guī)模發(fā)展的潛力。因此本文對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了大量的文獻(xiàn)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，并且壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)可以根據(jù)自身特點(diǎn)進(jìn)行分類，絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)就是其中的一種，其通過收集空氣壓縮過程產(chǎn)生的熱量，從而提高真?zhèn)€系統(tǒng)的能量利用效率。基于絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，本文對(duì)絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了文獻(xiàn)調(diào)研。除此

5、以外，本文還對(duì)分布式聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)的文獻(xiàn)調(diào)研，了解了該技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。通過文獻(xiàn)調(diào)研可以看出，目前還沒有將這兩種技術(shù)進(jìn)行集成的相關(guān)研究，因此如果可以將這兩種技術(shù)進(jìn)行集成，就可以使集成系統(tǒng)具備這兩種技術(shù)的雙重優(yōu)點(diǎn)。
　　2)本文提出了一種基于絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的分布式冷熱功聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合了壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)以及分布式聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的基本作用，而且可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中對(duì)于能量的梯級(jí)利用。通過利用低價(jià)“谷電”或者可

6、再生能源，系統(tǒng)可以將其轉(zhuǎn)換為高壓空氣以及熱能進(jìn)行存儲(chǔ)，從而解決了低價(jià)“谷電”和可再生能源的浪費(fèi)問題;在用電高峰時(shí)期，系統(tǒng)通過高壓空氣在氣動(dòng)馬達(dá)中的膨脹做功，可以輸出機(jī)械功和低溫空氣，輸出的機(jī)械功可以推動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行電力供應(yīng)，從而解決用電高峰時(shí)期的電力短缺問題。在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，可再生能源經(jīng)過系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)和釋放環(huán)節(jié)，可以保證自身輸出的穩(wěn)定性。此外，該系統(tǒng)的規(guī)模較小，使用的儲(chǔ)氣設(shè)備是人造儲(chǔ)氣罐，可以實(shí)現(xiàn)各種地理?xiàng)l件下的安裝運(yùn)行，因此可以

7、實(shí)現(xiàn)與微電網(wǎng)的集成，從而可以成為分布式能源系統(tǒng)中的重要成員。
　　3)為了了解驗(yàn)證提出系統(tǒng)的系統(tǒng)性能以及相關(guān)特性，本文對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行流程進(jìn)行了熱力學(xué)建模分析。通過對(duì)熱力學(xué)相關(guān)理論，簡(jiǎn)化計(jì)算了系統(tǒng)中各個(gè)重要節(jié)點(diǎn)的氣體參數(shù)，并利用相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。利用驗(yàn)證過的熱力學(xué)模型，本文還分析了相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)對(duì)于系統(tǒng)性能的影響，主要有環(huán)境溫度、氣動(dòng)馬達(dá)膨脹比以及多變指數(shù)對(duì)于氣動(dòng)馬達(dá)排氣溫度的影響，以及它們對(duì)系統(tǒng)的比機(jī)械功和比制冷量的影響

8、。文章還分析了儲(chǔ)氣罐的初始?jí)毫σ约白罱K壓力對(duì)于系統(tǒng)性能的影響，討論了儲(chǔ)氣罐壓力參數(shù)的選擇方法。系統(tǒng)的熱力學(xué)模型計(jì)算也表明，氣動(dòng)馬達(dá)低溫排氣的利用對(duì)于提高整個(gè)系統(tǒng)的能量效率具有重要意義。
　　4)為了證明本文提出的系統(tǒng)可以提高能量效率，本文對(duì)提出系統(tǒng)和傳統(tǒng)絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比。通過利用熱力學(xué)第一定律和第二定律，對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)分別進(jìn)行了能量平衡和(炯)平衡分析。文中對(duì)比計(jì)算了兩個(gè)系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)工作介質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)，并計(jì)算了兩個(gè)系統(tǒng)