微小型压缩空气储能系统研究

　　微小型压缩空气储能系统研究李连生，杨启超，赵远扬（合肥通用机械研究院压缩机技术国家重点。

　　压比压比对压缩机和膨胀机效率的影响在小型压缩空气储能系统中，需要考虑高压比时压缩机和膨胀机效率的变化对系统效率的影响。表示压缩空气储存压力对系统储能效率和储能密度的影响趋势，即压缩空气储能系统的储能密度随储存压力的升高而增大，但系统的储能效率随储气压力的升高而逐渐减低。因此，压缩空气储能系统的储存压力需要综合考虑系统效率、储能密度以及运行可靠性等因素进行优化选择。

　　不同压比下压缩空气储能系统的输出功率随流量的变化趋势如所示，压缩空气储能系统中压缩机功耗和膨胀机输出功都随着流量和压比的增大而增大，且压缩机的功耗增长速率明显。对于定容量的压缩空气储能系统，膨胀机的流量由膨胀机的功率和运行压力共同决定。压缩机流量与膨胀机流量的比值反映了了压缩空气储能系统的充放电时间的大小。而在流量一定时，储气罐的容积大小决定了压缩空气储能系统调峰时间的长短，储气罐容积越大，系统的调峰时间越长。

　　系统的*大效率和*小的储气罐容积如表1所示。从表1可以看出，在相同的调峰时间时，随着储气压力的提高，储气罐容积随之降低，但充能时间有所增大，同时压缩功耗增大，储能系统效率逐渐降低。因此，表1数据也表明微小型压缩空气储能系统的储气压力与储存容积、系统效率和储能密度等密切相关。

　　表1微小型压缩空气储能系统参数与性能系统调峰储气充能储气罐容积总压总膨系统容量时间压力时间缩功胀功效率3.2经济性分析3微小型压缩空气储能系统及其关键技术3.1系统方案我国风电场单机规模以2MW、MW机组为主，开发重点为5MW.如果每台2MW或风电3MW机组配微小型压缩空气储能系统，其原理见。在微小型压缩空气储能系统中，可根据发电功率选择膨胀机（结构型式）和发电机规格，根据气量和压力选择压缩机（结构型式）与储气罐大小。

　　微小型压缩空气储能及其利用原理调峰时间按15、0和60min计算，则理论上压缩空气储能电站的经济效益主要包括静态效益和动态效益两部分。静态效益是该电站承担以峰填谷和能量转换功能时所体现的经济性和可靠性效益。动态效益是指由于储能电站的适应性、灵活性和高可靠性而在承担事故备用电源、负荷备用等时所体现的经济性和可靠性效益。压缩空气储能系统应用于风电场所担负的主要功能是尖峰容量和备用容量，减少风电的装机容量要求，从而实现节约风电设备的投资和运行费用。

　　3.3关键参数与技术储气压力及其优化。压缩空气存储压力与发电系统的能量密度、储能系统的效率等关系密切，需要优化。为了提高压力降低存储容积，就需要选择不同结构型式的压缩机组和膨胀机组。

　　膨胀比及其控制。在压缩空气储能系统中，膨胀过程常处于非稳定状态，入口参数变化对膨胀机的输出特性有很大影响，需要发展满足并网技术需求的输出性能调控技术。

　　系统效率与提高效率的相关技术。实现储能系统在变工况下的高效、可靠与稳定运行，需提高压缩机（组）和膨胀机（组）效率，开发系统集流体机械成优化和控制策略，以及热管理技术，如压缩热的回收与集蓄等。

　　4结论单套风电机组配备微小型压缩空气储能系统，可有效改善风力发电和光伏发电品质，并可作为应急电源，其运行维护方便，且这种配备出现故障时的影响面*小；压缩空气的储存压力是储能系统的关键参数，影响到系统效率和储能密度的大小。储存压力的选择，还需考虑系统的成本和运行可靠性；膨胀机设计制造和膨胀比控制技术，是微小型压缩空气储能系统发展的关键。