液态压缩空气储能系统(CAES)空气节流液化过程热力性能研究

摘要

随着资源和环境问题的日益突出,储能技术的研究和发展越来越受到各国能源、交通、国防等部门的重视,空气作为储能系统中储能及释能介质,其物性状态的变化对系统的效率具有重要的影响.本文首先阐述了储能技术的背景,其次,分别通过Aspen Plus静态模拟软件和实验对储能系统空气节流液化过程热力性能进行相关分析研究,首先假定空气节流至常压，研究空气节流前压力对节流液化效果的影响。由于空气的热力学性质在临界压力3.8MPa上下有较大区别，因此分别研究空气压力在临界压力以上(l0MPa)和临界压力以下(3Mpa)节流液化的效果。为验证热力学建模的结论，本节对液态压缩空气储能系统空气节流液化过程进行实验研究。本实验利用液氮作为系统的冷源，研究空气冷却、节流过程中的液化情况，分析压力、温度等参数对空气液化的影响，从而找出影响空气液化情况的关键参数，探究影响液态压缩空气储能系统效率的因素关联关系。综上所述，通过热力学静态模拟和实验研究表明，节流前温度越低，压力越高，节流后液化率越高。在冷量充足时，较大的节流前压力和节流压降有利于获得较大的液化率，但是较小的节流前压力和压降有利于效率提升。尽量回收换热介质带走的热量、补充外来热源将是提升储能系统效率的有效手段。