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一、壓縮空氣蓄能產(chǎn)生背景：
1我國(guó)主要電網(wǎng)峰谷差越來越大，電網(wǎng)調(diào)峰問題日漸突出，調(diào)峰有賴于蓄能技術(shù)的發(fā)展。
2在峰谷分時(shí)電價(jià)體制下，采用合適的蓄能方式可以提高供電質(zhì)量、調(diào)峰填谷，并且保證機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
二、壓縮空氣蓄能方式的特點(diǎn)：
目前世界上存在的蓄能技術(shù)包括抽水蓄能，壓縮空氣蓄能，超導(dǎo)電磁蓄能，飛輪蓄能，高效電池蓄能，燃料電池蓄能等方式，與其他蓄能技術(shù)相比CAES具有如下優(yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：1投資少，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低
2動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)行方式靈活
3經(jīng)濟(jì)性能高、環(huán)境污染小
4占地面積小
缺點(diǎn)：遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，需要一定的地質(zhì)條件。
三、工作原理：
1、蓄能原理：壓縮空氣蓄能是利用電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)的剩余電量，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)，將空氣壓入作為儲(chǔ)氣室的密閉大容量地下洞穴，即將不可儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)化成可儲(chǔ)存的壓縮空氣的氣壓勢(shì)能并貯存于貯氣室中。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)電量不足時(shí)，將壓縮空氣經(jīng)換熱器與油或天然氣混合燃燒，導(dǎo)入燃?xì)廨啓C(jī)作功發(fā)電，滿足系統(tǒng)調(diào)峰需要。
2、CAES電站工作原理：壓氣機(jī)、電動(dòng)機(jī)、貯氣室等組成的蓄能子系統(tǒng)中將電站低谷的低價(jià)電能通過壓縮空氣儲(chǔ)存在巖穴、廢棄礦井等儲(chǔ)氣室中，蓄能時(shí)通過聯(lián)軸器將電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和壓氣機(jī)耦合，與燃?xì)廨啓C(jī)解耦合;電力系統(tǒng)峰荷時(shí)，利用壓縮空氣燃燒驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，燃?xì)廨啓C(jī)、燃燒室以及加熱器等即發(fā)電子系統(tǒng)，發(fā)電時(shí)電動(dòng)/發(fā)電機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)耦合、與壓氣機(jī)解耦合。
四、壓縮空氣存儲(chǔ)空間：
1小/微型壓縮空氣蓄能電站：管道、大型罐子等壓力容器。
2大型壓縮空氣蓄能電站，三種存儲(chǔ)地點(diǎn)：地下鹽巖礦內(nèi)的巖洞、現(xiàn)存礦洞或挖掘成的巖石洞、地下含水的巖石層。
五、CAES蓄能熱力過程中能量的轉(zhuǎn)化：
1、理想轉(zhuǎn)化過程
壓氣機(jī)壓縮空氣蓄能過程當(dāng)作絕熱過程，空氣當(dāng)作理想氣體，則此過程可逆，壓縮過程中工質(zhì)的熵值為常數(shù)不變，因此理想絕熱壓縮過程為等熵壓縮過程。因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中，壓比高達(dá)70倍以上，最大溫度高達(dá)1000K以上，這對(duì)于存儲(chǔ)空間來說是不可接受的，因此必須把進(jìn)入存儲(chǔ)空間之前的高壓、高溫氣體降溫，所釋放熱量可以被熱能存儲(chǔ)設(shè)備保存起來，在利用壓縮空氣發(fā)電時(shí)用來加熱壓縮空氣。氣體在理想過程中的T-S圖如下，其中1-2為等熵壓縮過程，2-3為等壓冷卻過程，冷卻到貯氣室溫度，3-4為等壓加熱過程，4-5為等熵膨脹過程。
1、實(shí)際轉(zhuǎn)化過程
實(shí)際過程與理想過程相比，主要有以下幾方面的差異：一是空氣在壓氣機(jī)中壓縮不是理想的等熵過程，它們與理想循環(huán)的差異分別用壓氣機(jī)效率來衡量;二是實(shí)際循環(huán)中工質(zhì)不再視為比熱不變的理想氣體，其比熱將隨溫度和組分的變化而改變;三是在工作的過程中進(jìn)、排氣過程有壓損，儲(chǔ)氣室中有壓損。因此，整個(gè)系統(tǒng)的存儲(chǔ)效率在65%左右，最高可到70%。
六、CAES發(fā)電系統(tǒng)熱力過程：
1、理想熱力過程
在發(fā)電子系統(tǒng)中，包括三個(gè)熱力過程：
1)等壓加熱及燃燒過程：燃燒過程是在燃燒室中完成的，從儲(chǔ)氣室出來的高壓氣體吸收噴入燃燒室的燃料釋放的熱量，燃燒過程的結(jié)果是使工質(zhì)吸收了外界加入的熱量，而沒有與外界發(fā)生機(jī)械功的交換。
2)絕熱膨脹過程：此過程在透平中完成，過程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)也將按絕熱過程的規(guī)律進(jìn)行變化。
3)等壓放熱過程：透平出口空氣通過向大氣環(huán)境放熱來完成。
理想熱力過程可以用壓容圖(p-v)和溫熵圖(T-s)來表示，如下圖中2’-2-3，3-4，4-1曲線部分。
2、實(shí)際熱力過程
發(fā)電子系統(tǒng)實(shí)際熱力過程中，影響因素主要有燃燒室的燃燒效率，燃?xì)馔钙降牡褥嘏蛎浶剩�有反映流動(dòng)過程壓力損失的性能參數(shù)(如燃燒室壓力損失系數(shù))等。
七、CAES電站的發(fā)展趨勢(shì)：
1、改進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，應(yīng)用回?zé)峒夹g(shù)。
2、應(yīng)用聯(lián)合循環(huán)技術(shù)。
3、機(jī)組和電站的大型化、自動(dòng)化。
4、用于分布式能量系統(tǒng)及熱、電、冷聯(lián)供，應(yīng)用微型、小型燃?xì)廨啓C(jī)組成的微型或小型CAES電站，可在投入較少的情況下，調(diào)節(jié)峰谷差，保證供電質(zhì)量。
5、進(jìn)一步發(fā)展存儲(chǔ)空間。
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