深冷液化空气储能系统热力学建模与能效分析研究

摘要

化石燃料的使用为人类社会的发展和进步起到了巨大的推动作用，但同时也给人类的生存环境带来了沉重的压力。加大对可再生能源的研究和开发的力度、提高可再生能源的能量利用率，是缓解化石燃料使用所带来环境问题的有效途径之一。但可再生能源的间歇性和随机波动性在发电并网时，容易造成电网电压不稳定、系统暂态稳定性消失及其他一系列问题，而大规模储能技术可以很好的解决上述问题，同时带来可观的经济效益。本文以国家电网主导的液化空气储能示范项目为依托，对整个储能系统进行详细的热力学研究和分析，为中国未来在相关技术上的研究提供了一定的理论参考依据。 1．基于热力学基本原理，结合所研究系统的特点，本文提出了区域空间的概念，进而从全局的角度上建立了系统完整的热力循环图，对影响循环效率的因素进行了整体性的分析，提出了降低干式空冷器供冷占比系数及其他效率提高的措施；建立了系统的能流图，从整体上分析了系统输入能量的去向，并给出了减少能量散失的方法。 2．本文对液化空气储能系统进行了三大子系统的划分，建立了各子系统中关键设备的热力学模型，基于编写的能耗算法计算了三大子系统各设备的功耗；研究了系统的储能密度、厂用电率、电—电转换效率等能效指标，同时也开展了系统?分析和多工况效率的研究和分析。 3．建立了一个性能数据采集与计算分析系统平台，在硬件上，基于分布式采集技术原理，提出了系统平台的总体设计思想，制定了采集方案并选用了相应的采集模块；在软件上，基于模块化设计的思想，分模块对系统平台的总体框架进行了组态，分析了框架中各模块的功能。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2储能技术简介及分类

1.3液化空气储能国内外发展现状

1.4本文主要工作

第二章 系统概述及热力学基础

2.1液化空气储能系统概述

2.2系统热力学基础

2.2.1 热力学能量定律

2.2.2 理想气体基本热力过程

2.2.3 实际气体性质及热力学方程

2.3 本章小结

第三章 系统热力循环分析

3.1工作介质（空气）热力性质

3.2系统理想热力循环

3.2.1理想热力循环建立

3.2.2理想循环效率分析

3.3带有冷热循环子系统的实际热力循环

3.3.1实际热力循环建立

3.3.2实际热力循环效率分析

3.4本章小结

第四章 热力学模型建立与能效计算分析

4.1热力学模型建立

4.1.1压缩液化子系统

4.1.2冷热循环子系统

4.1.3膨胀发电子系统

4.2设备功耗计算

4.3系统能效分析

4.3.1系统性能指标分析计算

4.3.2系统效率和?分析计算

4.3.3多工况效率分析计算

4.4本章小结

第五章 系统性能数据采集与分析平台研究

5.1分布式数据采集系统介绍

5.2总体设计思想与目标

5.3系统方案与功能实现

5.3.1分布式性能数据采集方案

5.3.2 性能数据采集与计算分析系统构成

5.3.3 性能数据采集与计算分析系统所实现功能

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2 未来展望

致谢

参考文献