【壓縮機網】華北電力大學開展新型蒸汽噴射絕熱壓縮空氣儲能系統的熱力學研究
技術領域：絕熱壓縮空氣儲能
開發單位：華北電力大學 冉鵬
文章名稱：Peng Ran, Haiyang Zhang, et al. Thermodynamic analysis for a novel steam injection adiabatic compressed air energy storage hybrid system. Journal of Energy Storage, 2022.
技術突破： 新型SI-ACAES系統渦輪功率提高了6.63 MW，往返效率提高了3.7%，壓縮熱利用效率提高了9.3%，火用效率提高了2.1%。
應用價值： 提高ACAES系統的裝機容量和產量。
壓縮空氣儲能（CAES）系統具有響應速度快、使用壽命長、儲能容量大、安全可靠等優點，因此CAES系統越來越受到研究者的重視。CAES系統主要分為絕熱壓縮空氣儲能（A-CAES）系統和非絕熱壓縮空氣儲能系統（D-CAES），雖然D-CAES系統的效率低于A-CAES系統，但由于A-CAES系統沒有利用化石能源，所以該系統單位質量的發電量較小。CAES系統可以通過耦合其他系統或加入其他技術如蒸汽注入技術來提高系統的輸出功率和效率。然而，耦合系統和蒸汽注入技術會增加系統的復雜性和成本，而且蒸汽注入技術仍然使用化石能源對壓縮空氣進行預熱，造成環境污染問題。
為解決上述問題，來自華北電力大學的研究人員提出了一種新型蒸汽噴射絕熱壓縮空氣儲能（SI-ACAES）混合系統，該系統通過添加飽和器，回收并利用壓縮熱對釋放的空氣進行加濕和預熱，以增加渦輪入口工質質量流量，從而提高循環效率，提高發電量，以獲得更好的系統性能，SI-ACAES系統結構圖如圖1所示。其中，換熱器7的主要功能是利用余熱對進入飽和器的空氣進行加熱。換熱器8的主要功能是回收節流閥后的熱量。飽和器的主要作用是增加空氣進入渦輪前的濕度和溫度。熱力學研究結果表明，與傳統的A-CAES系統相比，SI-ACAES系統的渦輪功率提高了6.63 MW，往返效率（RTE）提高了3.7%，壓縮熱利用效率（CHUE）提高了9.3%，?效率（ERTE）提高了2.1%。分析不同參數對SI-ACAES系統性能影響的結果表明，當環境溫度升高或節流閥出口壓力增大時，SI- ACAES系統的RTE、ERTE和CHUE均有所提高。當飽和器進水流量增大時，SI-ACAES的RTE和ERTE先增大后減小。當換熱器8入口空氣流量增大時，SI-ACAES系統的ERTE先增大后減小，RTE先增大后不變，CHUE先減小后不變。?分析表明，ERTE隨節流閥出口壓力的增大而增大，當飽和器進水流量和換熱器8進水流量增大時，?效率先增大后減小。（編譯：高梓玉，張新敬 INESA）
美國弗吉尼亞大學開展對利用等溫循環的海上含鹽含水層壓縮空氣儲能系統的儲能能力的研究
技術領域：等溫壓縮空氣儲能
開發單位：弗吉尼亞大學 Jeffrey A. Bennett
文章名稱： Jeffrey A. Bennett, Jeffrey P. Fitts, et al. Compressed air energy storage capacity of offshore saline aquifers using isothermal cycling. Applied Energy, 2022.
技術突破： 確定了地下參數含水層滲透率和厚度是影響系統運行的關鍵參數，近等溫熱力學循環可使O-CAES往返效率高達62%。
應用價值： 提出了一種評估利用等溫熱力學循環和含鹽含水層的O-CAES系統性能和存儲潛力的方法。
隨著海上風力發電場日趨增多，由于風能是間歇性發電，因此需要增加電網的靈活性，選擇合適的儲能技術以可靠地滿足電力需求。雖然海上腐蝕性環境非常具有挑戰性，但空氣在入口處通過合適的過濾器，可以實現海上壓縮空氣儲能(O-CAES)，并廣泛用于石油和天然氣行業。O-CAES是一種利用含鹽含水層作為儲層，利用等溫熱力學循環注入和提取空氣的儲能方案。目前研究表明，O-CAES的等溫循環通過如噴霧噴射、鋼絲網或水泡沫等技術強化換熱，以實現近等溫壓縮和膨脹，從而提高系統往返效率。雖然在實驗室條件下已經顯示出等溫O-CAES在低壓比下的潛力，但在商業規模下的高壓比等溫O-CAES的性能仍存在不確定性。此外，等溫O-CAES采用地下含鹽含水層儲存空氣，地下性質的不確定性如水層溫度和壓力，以及地理空間異質性將對系統性能和經濟產生影響。
為解決上述問題，來自弗吉尼亞大學的研究人員提出了一種評估利用等溫熱力學循環和含鹽含水層的O-CAES系統性能和存儲潛力的方法。該方法中考慮了地球物理參數和機械性能的不確定性，評估OCAES的往返效率，并使用結果來確定修建O-CAES系統的最佳位置和潛在的系統存儲容量。結果表明，近等溫熱力學循環可使O-CAES儲能效率高達62%，O-CAES系統可以提供8.1 TWh的電力，并且存儲水深小于60 m。通過對地球物理參數和機械性能的不確定性的研究表明，影響整個系統高效運行的最關鍵參數是含水層滲透率和厚度，滲透率和厚度對O-CAES系統的可行性影響如圖2所示。滲透率和厚度的一般閾值分別為10 mD和10 m。低于閾值的滲透率和厚度的RTE將趨向于小于10%，系統幾乎無法運行，而高于閾值的滲透率和厚度的RTE將趨向于大于50%。此外，研究表明等溫O-CAES的預估成本為61美元/千瓦時。（編譯：高梓玉，張新敬 INESA）
【壓縮機網】華北電力大學開展新型蒸汽噴射絕熱壓縮空氣儲能系統的熱力學研究
技術領域：絕熱壓縮空氣儲能
開發單位：華北電力大學 冉鵬
文章名稱：Peng Ran, Haiyang Zhang, et al. Thermodynamic analysis for a novel steam injection adiabatic compressed air energy storage hybrid system. Journal of Energy Storage, 2022.
技術突破： 新型SI-ACAES系統渦輪功率提高了6.63 MW，往返效率提高了3.7%，壓縮熱利用效率提高了9.3%，火用效率提高了2.1%。
應用價值： 提高ACAES系統的裝機容量和產量。
壓縮空氣儲能（CAES）系統具有響應速度快、使用壽命長、儲能容量大、安全可靠等優點，因此CAES系統越來越受到研究者的重視。CAES系統主要分為絕熱壓縮空氣儲能（A-CAES）系統和非絕熱壓縮空氣儲能系統（D-CAES），雖然D-CAES系統的效率低于A-CAES系統，但由于A-CAES系統沒有利用化石能源，所以該系統單位質量的發電量較小。CAES系統可以通過耦合其他系統或加入其他技術如蒸汽注入技術來提高系統的輸出功率和效率。然而，耦合系統和蒸汽注入技術會增加系統的復雜性和成本，而且蒸汽注入技術仍然使用化石能源對壓縮空氣進行預熱，造成環境污染問題。
為解決上述問題，來自華北電力大學的研究人員提出了一種新型蒸汽噴射絕熱壓縮空氣儲能（SI-ACAES）混合系統，該系統通過添加飽和器，回收并利用壓縮熱對釋放的空氣進行加濕和預熱，以增加渦輪入口工質質量流量，從而提高循環效率，提高發電量，以獲得更好的系統性能，SI-ACAES系統結構圖如圖1所示。其中，換熱器7的主要功能是利用余熱對進入飽和器的空氣進行加熱。換熱器8的主要功能是回收節流閥后的熱量。飽和器的主要作用是增加空氣進入渦輪前的濕度和溫度。熱力學研究結果表明，與傳統的A-CAES系統相比，SI-ACAES系統的渦輪功率提高了6.63 MW，往返效率（RTE）提高了3.7%，壓縮熱利用效率（CHUE）提高了9.3%，?效率（ERTE）提高了2.1%。分析不同參數對SI-ACAES系統性能影響的結果表明，當環境溫度升高或節流閥出口壓力增大時，SI- ACAES系統的RTE、ERTE和CHUE均有所提高。當飽和器進水流量增大時，SI-ACAES的RTE和ERTE先增大后減小。當換熱器8入口空氣流量增大時，SI-ACAES系統的ERTE先增大后減小，RTE先增大后不變，CHUE先減小后不變。?分析表明，ERTE隨節流閥出口壓力的增大而增大，當飽和器進水流量和換熱器8進水流量增大時，?效率先增大后減小。（編譯：高梓玉，張新敬 INESA）
美國弗吉尼亞大學開展對利用等溫循環的海上含鹽含水層壓縮空氣儲能系統的儲能能力的研究
技術領域：等溫壓縮空氣儲能
開發單位：弗吉尼亞大學 Jeffrey A. Bennett
文章名稱： Jeffrey A. Bennett, Jeffrey P. Fitts, et al. Compressed air energy storage capacity of offshore saline aquifers using isothermal cycling. Applied Energy, 2022.
技術突破： 確定了地下參數含水層滲透率和厚度是影響系統運行的關鍵參數，近等溫熱力學循環可使O-CAES往返效率高達62%。
應用價值： 提出了一種評估利用等溫熱力學循環和含鹽含水層的O-CAES系統性能和存儲潛力的方法。
隨著海上風力發電場日趨增多，由于風能是間歇性發電，因此需要增加電網的靈活性，選擇合適的儲能技術以可靠地滿足電力需求。雖然海上腐蝕性環境非常具有挑戰性，但空氣在入口處通過合適的過濾器，可以實現海上壓縮空氣儲能(O-CAES)，并廣泛用于石油和天然氣行業。O-CAES是一種利用含鹽含水層作為儲層，利用等溫熱力學循環注入和提取空氣的儲能方案。目前研究表明，O-CAES的等溫循環通過如噴霧噴射、鋼絲網或水泡沫等技術強化換熱，以實現近等溫壓縮和膨脹，從而提高系統往返效率。雖然在實驗室條件下已經顯示出等溫O-CAES在低壓比下的潛力，但在商業規模下的高壓比等溫O-CAES的性能仍存在不確定性。此外，等溫O-CAES采用地下含鹽含水層儲存空氣，地下性質的不確定性如水層溫度和壓力，以及地理空間異質性將對系統性能和經濟產生影響。
為解決上述問題，來自弗吉尼亞大學的研究人員提出了一種評估利用等溫熱力學循環和含鹽含水層的O-CAES系統性能和存儲潛力的方法。該方法中考慮了地球物理參數和機械性能的不確定性，評估OCAES的往返效率，并使用結果來確定修建O-CAES系統的最佳位置和潛在的系統存儲容量。結果表明，近等溫熱力學循環可使O-CAES儲能效率高達62%，O-CAES系統可以提供8.1 TWh的電力，并且存儲水深小于60 m。通過對地球物理參數和機械性能的不確定性的研究表明，影響整個系統高效運行的最關鍵參數是含水層滲透率和厚度，滲透率和厚度對O-CAES系統的可行性影響如圖2所示。滲透率和厚度的一般閾值分別為10 mD和10 m。低于閾值的滲透率和厚度的RTE將趨向于小于10%，系統幾乎無法運行，而高于閾值的滲透率和厚度的RTE將趨向于大于50%。此外，研究表明等溫O-CAES的預估成本為61美元/千瓦時。（編譯：高梓玉，張新敬 INESA）
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