基于先进绝热压缩空气储能的冷热电联产系统

　　随着传统能源的日益枯竭，以风能、太阳能为代表的可再生能源的重要性日益突出。而在对新能源进行开发利用的过程中，其自身的不稳定性成为能源利用的主要障碍。储能系统是解决上述问题的一种有效方法t（8）出口气体温度为：其中，m为膨胀比，为透平机的等撕效率。

　　8）冷用户假设空气温度由进口温度Tfi升至出口温度乃，出口温度假定为环境温度，则该过程供给给冷用户的冷董为由于X和Y均为变量，若返还给空气的热量较多，经膨胀后空气温度可能篼于温度TV，此时系统无制冷董。故需判定系统有冷董输出时Y的*大值。

　　根据7V=几，当透平机的出口温度=乃时，系统恰无制冷能力。假设透平机出口温度T6，n，ax=T，根据膨胀比7Tt，可得允许的*高温度75，为：离开的拥为：压气机部分的拥损失为：2）换热器1进入换热器1的拥由空气提供，离开的拥由水带走，则进入换热器1的拥为：4）热用户由于储热器中热董分配与水的质量有关，故拥的分配也与水的质董有关。以环境温度作为衡M指标，热用户得到的拥为：根据热量守恒，在换热器2处有当Ymax确定，便可确定系统的供冷情况。

　　由于系统的能量消耗仅为压气机的耗功，故将压气机部分的耗功作为衡量标准，定义功效率、热效率和冷效率如下：三者之和定义为能量利用系数：5）储气室对于储气室，仅需要考虑其进气温度与出气温度，且压力不变，故拥损失为：6）换热器2进入换热器2的拥由热水提供，离开的拥由空气带走。故进入换热器2的拥为：离开的拥为：则换热器2的拥损失为：1.2拥效率该部分涉及到的主要部件与1.1节相同。

　　1）压气机进入压气机的拥为输入功，离开压气机的拥由空气带走。则进入的拥为：7）透平机进入透平机的煳由空气带入：离开的拥即输出功：（28）则透平的拥损失为：tpinrriout.Lx，f，8）冷用户以环境温度作为衡M标准，则冷量烟为：从拥的角度定义系统的功、热和冷效率如下：三者之和定义为总煳效率：根据公式推导结果，给定具体参数值，如表1所示。

　　表1参数及取值数值l比Tiv5膨胀比TO5换热器1能效O0.8换热器2能效0.8压气机等熵效率0.9透平机等熵效率川0.9空气质M1空气比定压热容cp/.kg-1.K1000水的比热容fWig-lPT14200空气的比热容比71.4环境温度7b/K293环境压力Po/Pa100000根据表1中的参数，首先确定x和y的变化范围。根据式（11）和式（12），可以得到Kmax二1.196，对应的即、储热器返还给空气的热董为存储热摄的l.U）倍时，才会川现系统无制冷M的情况，再结合（KK<1，故系统始终有制冷能力。

　　同理可知，X的变化范围满足（K久CU2.1系统效率分析在上述限制条件下，根据能抽效率相关的参数公式，得到和。

　　由可知，随着热用户用热童的增加，透平输出功由于进气温度降低而减少，同时由于透平出气温度下降，系统制冷量增加。根据，功冷热的效率变化曲线与数值变化曲线一致，能量利用系数单调增加，即从输出能坐的总M上考虑，X=1时，功冷热的能馈输出之和*大。需要说明的是，由r在评价能域效率时仅从挝的角度去衡埴，没有考虑功冷热品位的不等价性，故能饿利用系数存在大r1的情况。

　　4从拥的角度分析时，根据拥效率的参数表达式，可以得到参数的变化趋势如和所示。

　　由可知，由r功v拥等价，功对应的拥值v图‘2中相同，同理拥效率变化也相同；随着热用户用热M的增加，系统冷址拥增加，且x较小时，冷拥的增量较小，而4x较大时，冷tt煳的增tf：较大。根据，功冷热的拥效率趋势与能M效率变化趋势相同，总拥效率则先降低后增加，*大值为77.7%，出现在X=1时，*小值约为72.2%，出现在X 0.2处。*大值与*小值相差约5.5%，这说明在X<0.2时，随着X增加，功效率减小量多于热和冷两者效率增加量之和，而随着X的继续增加，冷量拥出现了明显的增加，总拥效率升高。总的来看，当从拥角度分析系统的能量变化时，系统的功输出为能量输出的主体，热与冷所占比例较小，且比功低一个数量级。

　　对比能童利用系数与总拥效率的变化趋势，可以发现两者的变化规律存在不同，这也是因为两开对能量分析的角度有差异。能童利用系数随X的增加而单调增加，故X越大，系统输出的能董总童越多，同时，系统在进行冷热电联供时，应避开总拥效率*低的状态以减小拥损失。当X=1时，能董利用系数*大，此时系统的拥效率也*大。

　　2.2系统横型比较如前所述，系统的功输出模型仅从出功*大化的角度评价系统效率，不考虑储热器中热童利用和透平出口气体的状态，故功输出模型对应于；C=0的状态点，且系统的功效率与能童利用系数、拥效率相同。而系统的冷热电联产模型则综合考虑功冷热的输出情况，且随X的变化，系统的输出特性不同。

　　根据表2中数据可以看出，对于系统的功输出模型，由于功与拥等价，其能量利用系数与拥效率相等，均为72.4%，而对于冷热电联产模型，当X=0时，由T系统有一定的冷董输出，系统的能量利用系数升高，为80.8%，而由于冷拥效率较小，仅为0.2%，故系统的总拥效率为72.6%.当对比效率的*值可以发现，对冷热电联产模型，当不考虑能M品位差异时，能董利用系数由80.8%升至182.3%，能董输出的总量均大于功输出模型，*低为1.1倍，*高为2.5倍；而从拥效率角度考虑时，功输出模型的拥效率值比冷热电联产模型的*小拥效率高0.2%，比*大拥效率低5.3%，而在久=0时，冷热电联产模型的拥效率略高于功输出模型。

　　因此，从能贵输出总董的角度看，AA-CAES系统冷热电联产模型的能M输出总童始终大于功输出模型；而从拥角度考虑时，功输出模型的输出拥略小于同条件下的冷热电联产模型，且其拥效率处于冷热电联产模型拥效率的*大值与*小值之间。

　　表2 AA-CAES系统不同模型的效串比较模型参数效率值A取值功输出模塑能量利用系数拥效率能量利用系数拥效率冷热电联产模型*小能量利用系数*小拥效率*大能M利用系数*大拥效率2.3装置的佣损失分析系统拥损失集中在压气机、透平机、储气室、换热器1和换热器2五个部件，根据参数公式可得五部件的烟损失随X的变化趋势，如所示。

　　由图（；可以看出，除换热器2之外，其余部件的拥损失都与X的变化无关。换热器2处的拥损失随着热用户用热M的增加先增大，再减小；其余部件的拥损失为定值。这是因为对于透平机，其拥损失仅与膨胀比有关，与进口空气的温度无关，故其损失不受X变化的影响；对T-换热器1和压气机，参数均与X无关，故拥损失不变；储气室的拥损失与储气室进出口气体温度有关，当换热器1能效较高时，温差较小，故拥损失值较小，且与X无关。换热器2的拥损失则与输入和输出拥的变化有关。

　　热用户的用热量所占比例随X变化，装置拥损失的变化部件的拥损失占总拥损失的比例情况，如表3所示。压气机、透平机及换热器1的拥损失之和约占系统总拥报失的81）%，且透平机的拥损失*大，*高可达40%；储气室由f进出U温差的原因存在拥损失，但所占比例较小；换热器2的拥损失波动性较大。

　　表3随X变化，不同部件的损失所占比例系统部件压气机透平机换热器1换热器2储气室综上所述，从拥损失的角度考虑系统，'1x=i时，五部件的拥损失之和*小，此时系统的总拥效率*大；当X0.2时，五部分的拥损失之和*大，此时系统的总拥效率*小。

　　3总结1）提出了AA-CAES技术应用于冷热电联产的系统模型，并从热力学角度对该模型的能量输出特性进行了分析，得到了系统输出冷热电的变化规律；通过对系统储热器中的热董利用进行控制，得到了冷热电的输出比重与热董利用之间的关联性。

　　分析了AA-CAES系统的冷热电联产模型4功输出模型的能童输出特性，并对两者进行了对比。

　　对r本文采用的模型，前者的能量输出总M始终大r-后者，*低约为l.i倍，*高约为2.5倍；且前者的输出拥多r同条件下的后，其*大拥效率比后者高5.3%.因此，在能域输入相同的条件下，AA-CAES冷热电联产系统有更多的能域输出，其能埴效率和拥效率更高。

　　揭示了AA-CAES冷热电联产系统部件的拥损失V系统效率的关联性。其中，透T机、换热器及压气机部分的拥损失*高约占系统总拥拟失的！）5%，为系统佣损失的主要部分；透T前端换热器的拥拟失对系统供热试的变化*敏感，波动性*大。