当今传统化石能源的日益匮乏和由此引发的环境污染问题的日益严重,加大了全球范围内对可再生能源的需求,新能源技术得到了快速的发展。风能和太阳能的装机容量每年都有显著的增长。但受到季节和天气的影响,这些可再生能源具有间歇性、波动性等缺点。为确保新能源并网后电网安全稳定运行,部分新能源发电量不得不被抛弃。储能技术被认为是解决新能源发电大规模并网、促进新能源消纳的关键性技术。压缩空气储能技术因其规模大、效率高等特点而受到广泛关注。为了进一步提高压缩空气储能系统的效率,本文在先进绝热压缩空气储能系统的基础上,提出了一种耦合高温储热和压缩空气储能的复合储能联合循环发电系统,并分析了系统的性能。本文首先分别构建了纯回热式复合储能发电系统和复合储能联合循环发电系统的热力系统,在压气机、间冷器、膨胀机、储气室、换热装置、储热装置、余热锅炉和其他部件的数学模型推导的基础上,建立了整个复合储能联合循环发电储能系统的数学模型,并定义了相关性能指标。通过热力学分析方法联合求解得到循环过程中系统的热力学特性,进而分析系统部件参数对系统性能的影响。对两个系统分别展开性能分析,分析系统?和?损的变化情况。高温高压空气通过由空气涡轮和蒸汽涡轮组成的联合循环单元发电,通过系统中高温储热装置,可以进一步提高系统的储存能力(同时对应于系统的储能密度)并提高高温空气涡轮的效率;复合储能联合循环发电系统与纯回热式复合储能发电系统进行比较,观察储能效率的变化情况;研究了一套最优的系统经济性指标(储能效率高和储能密度高),确定了一套原始的设计参数,得到纯回热式复合储能发电系统可以实现约64.36%的储放效率,储能密度为5.38kW·h/m~3,该系统的?效率达到67.48%。而复合储能联合循环发电系统的储能密度为5.50kW·h/m~3的条件下,复合储能联合循环发电系统的储放效率为63.72%,?效率为66.66%。然后对系统的关键参数(环境温度、最大工作压力以及最小工作压力)等因素进行灵敏度分析,研究所选关键参数对纯回热式复合储能发电系统和复合储能联合循环发电系统性能指标的影响。最后对两个系统进行帕累托参数优化,分析系统主要参数对系统性能指标的影响规律,找到使储放效率和储能密度最优的值,从而确定最优参数。研究结果表明,与传统的压缩空气储能系统相比,纯回热式复合储能发电系统和复合储能联合循环发电系统具有较高的储能密度和储放效率。对纯回热式复合储能发电系统和复合储能联合循环发电系统进行灵敏性分析,得出储放效率主要对高温储热罐的输出温度、压缩效率、膨胀效率以及储气室的最大工作压力和最小工作压力影响较大。相比之下,环境温度、换热器端差和换热器的分流系数的影响较小。但复合储能联合循环发电系统还受到余热锅炉蒸汽出口压力、压损、给水温度、蒸汽流量、汽轮机膨胀效率和余热锅炉端差的影响,且对储放效率影响较小。因此成为复合储能联合循环发电系统工程设计中的次要因素。最后采用帕累托参数优化方法对系统进行优化,以储放效率和储能密度为目标函数,以储气室最大工作压力和储气室最小工作压力为决策变量,确定了帕累托前沿。