先进绝热压缩空气储能电站热力系统动态特性研究

摘要

与常规能源相比，太阳能和风能等可再生能源间歇性和不稳定性的缺点导致其发电并网困难。同时电网存在用电高峰和低谷，如果靠一些调节系统来调节电网的用电量，势必会导致锅炉和汽机部分负荷发电，导致效益低下。储能系统可以很好地弥补可再生能源发电的间歇性和不稳定性，用电高峰时用储能系统发电，用电低谷时用来储存电能。由于机组容量、能量密度、系统效率、输出功率、储能周期、充放电时间、运行成本、环境友好等因素，压缩空气储能电站已大规模被商业化应用。
　　本文基于国内外关于压缩空气储能的研究成果，以TICC-500和中科院1.5MW示范电站为研究对象，依据能量、质量守恒方程以及流体力学、传热学、工程热力学等相关专业知识，查阅相关文献资料，结合各环节工质工作与流动因素，采用模块化建模的方法，研究了先进绝热压缩空气储能系统中压气机、换热器、联箱、储气罐、透平机等设备的数学模型；根据所研发的数学模型，利用C程序编写相应的算法，在STAR-90仿真支撑系统平台上建立对应的仿真模块，结合平台中已有的设备/部件(如空气边界条件、泵、压力节点、阀门等)的仿真模块，研发了具有一定通用性的先进绝热压缩空气储能电站热力系统实时动态仿真模型，基于模型模拟研究了此类型电站热力系统的动态特性。
　　利用文献相关数据和曲线验证了仿真模型的静态精度和动态特性；基于仿真模型研究了先进绝热压缩空气储能电站热力系统动态特性。通过对仿真模型的验证以及电站动态特性分析表明：仿真模型能够正确反映机组正常运行状态下的运行过程以及机组热力系统动态特性，主要热力参数的变化与机组运行机理和热工调节过程相符，满足仿真实时性要求；仿真模型运算稳定、可靠，有良好的自稳定性；仿真模型可用于对此类机组的实时仿真系统开发以及运行特性研究，还可为机组控制系统的设计与分析提供良好的非线性对象模型。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 压缩空气储能技术国内外研究与发展

1.3 课题研究意义

1.4 课题研究内容

第2章 AA-CAES系统关键模块模型

2.1 系统介绍

2.2 模块化建模

2.3 STAR-90仿真系统模块化建模简介

2.4 压缩空气储能系统关键设备模型

2.5 系统仿真模型建立

2.6 本章小结

第3章 TICC-500系统仿真

3.1 系统储能阶段仿真与设计工况数据的比照

3.2 系统储能阶段冷态启动仿真分析

3.3 储能阶段转速扰动

3.4 系统储能阶段流量扰动

3.5 系统释能阶段仿真与设计工况数据的比照

3.6 释能阶段的冷态启动仿真分析

3.7 流量扰动

3.8 本章小结

第4章 1.5MW AA-CAES仿真

4.1 系统设计参数和仿真参数比较

4.2 储能阶段冷态启动仿真分析

4.3 释能阶段冷态启动仿真分析

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 未来研究与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢