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延伸阅读:压缩空气储能在电力系统的应用前景(一)
1 TICC-500系统流程
TICC-500的系统流程如图1所示,系统主要由压缩子系统、回热子系统、储气子系统、透平发电子系统等四部分组成。压缩子系统采用五级间冷活塞式压缩机,排气压力为10MPa,压缩机每级的排气温度为150℃。回热子系统由常温水罐、中温水罐、高温水罐、水泵以及换热器等组成,采用加压水作为储热介质。储气子系统采用两个钢制压力储气罐,每个储气罐体积为50m3,储气总容积为100m3。透平发电子系统包括空气透平、减速器和发电机等。空气透平为向心径轴流式,采用三级同轴布置,级间再热循环,空气透平的转速为30000转/分钟,通过减速器将其转速减至1500转/分钟,带动发电机对外输出电能。
图1TICC-500系统流程图
系统运行主要包括两个过程:
储能过程:通过电机驱动压缩机,将环境空气压缩至高压,并存储于储气罐中,储能过程结束时,储气罐中的压力为10MPa。压缩机的排气温度可以达到150℃,利用回热子系统中的加压水回收压缩过程所产生的压缩热,并将此热量(120℃)存储于高温水罐中。
释能过程:高压空气由储气罐释放出来,被回热子系统中所存储的压缩热加热,温度升高至100℃,进入透平膨胀做功。第一级和第二级透平做功后的排气经过再次加热后进入下一级透平膨胀做功,依次完成三级再热膨胀循环流程,通过减速器驱动发电机输出电能。
2 关键子系统
从功能原理方面考虑,可以将CAES系统划分为压缩、储气、回热和发电等四个子系统,各个系统介绍如下。
2.1 压缩子系统
压缩子系统的作用是利用电能将空气压缩至高压,同时在压缩过程中产生高温的压缩热。其主要由压缩机本体、附属装置等组成。通过压缩子系统,可以将电能转换为高压空气的分子内势能和储热介质的热能,进而完成电能的转换。作为储能过程中的核心部件,压缩机具有流量大、压比高、背压变化大等特点。在TICC-500项目中,研发了基于双作用活塞和自卸荷技术的非稳态压缩系统,可以实现储能过程中的压缩机的高效运行。压缩机系统的照片如图2所示,系统的参数配置如表1所示。
图2TICC-500压缩机系统现场照片
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