【摘 要】
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为应对能源危机和环境污染,增加可再生能源利用比例与减少化石燃料消耗量已成为现今社会的迫切需要。然而因可再生能源具有难以预测和控制的特点,与电网并网发展面临着巨大的挑战。此外,随着社会经济的发展,耗电总量迅猛攀升,电力短缺问题也越来越严重。电能储存技术可以将可再生能源在非高峰时段产生的电能储存起来,在高峰时段释放给用户,是解决上述问题的较好选择。在各种储能技术中,压缩空气储能以其可靠性高、成本低廉和
【基金项目】
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河北省自然科学基金(No.E2018502059);
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为应对能源危机和环境污染,增加可再生能源利用比例与减少化石燃料消耗量已成为现今社会的迫切需要。然而因可再生能源具有难以预测和控制的特点,与电网并网发展面临着巨大的挑战。此外,随着社会经济的发展,耗电总量迅猛攀升,电力短缺问题也越来越严重。电能储存技术可以将可再生能源在非高峰时段产生的电能储存起来,在高峰时段释放给用户,是解决上述问题的较好选择。在各种储能技术中,压缩空气储能以其可靠性高、成本低廉和环境影响较弱被认为是最佳储能技术之一。传统的压缩空气储能系统在放电过程采用燃气轮机发电,不仅需要消耗化石燃料,还会造成温室效应。为此,提出了一种通过蓄热装置来回收利用压缩热的先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统,从而在放电时不再需要燃烧化石燃料,且最终实现清洁无污染。为提高AA-CAES系统能量利用率,实现能量的梯级利用,满足人们多样化的需求,本文提出了一种基于AA-CAES的冷热电三联产系统。通过仿真模拟,研究分析了系统运行时的热经济性能,主要研究内容与结论如下:(1)建立了基于AA-CAES的冷热电三联产系统的热力学模型、(火用)分析模型与经济性模型。提出了五种热量分配方案,采用数值模拟的方法,比较了系统在五种方案下的热力学与经济学特性。结果表明:热量分配比越大,(火用)效率越高而年利润率越小。(2)为了深入研究不同工质和输出方式对基于AA-CAES的冷热电三联产系统性能的影响,提出了四种运行方案。通过仿真计算,对比分析了四种不同方案下系统的热力学与经济学特性,并探究了关键参数的敏感性问题。研究发现:采用方案二时系统的(火用)效率最高。而采用方案四时系统的年利润率最大。四种方案的(火用)效率与年利润率均随时间间隔的延长而降低。而随着对流传热系数越来越高,系统的(火用)效率与年利润率均先减小后增大。工质初始压力越高,四种方案的(火用)效率与年利润率就越高。(3)建立了与太阳能相结合的复合储能系统模型,比较了原系统与复合储能系统在不同输出方式下的热力学特性与经济性能,并研究了基本参数的敏感性问题。结果表明:原系统在采用方案一时(火用)效率最高,复合系统在采用方案二时年利润率最大。储能功率的提高对两系统的(火用)效率与年利润率有积极影响,而释能功率的提高对其有不利影响。当环境压力升高时,不同方案下两系统的(火用)效率与年利润率均升高。
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