“双碳”目标背景下,为解决热电联产机组“以热定电”模式导致的大规模弃风问题,本文提出基于先进绝热压缩空气储能电站(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)和综合需求响应的综合能源系统(integrated energy sy...“双碳”目标背景下,为解决热电联产机组“以热定电”模式导致的大规模弃风问题,本文提出基于先进绝热压缩空气储能电站(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)和综合需求响应的综合能源系统(integrated energy system,IES)供暖期弃风消纳策略。首先,在“源-储”两侧建立热电联产机组与AA-CAES电站耦合运行模型,分析耦合运行实现热电解耦机理;其次,在“荷”侧引入价格型和替代型需求响应机制来探寻负荷侧优化系统调度潜力;然后,在IES中引入碳捕集系统和阶梯型碳交易机制来约束碳排放,并在碳排放量最少、综合成本最低为目标构建IES运行基础上,引入模糊机会规划约束模型来分析风、光不确定性对系统调度影响;最后,利用西北某地区实际数据进行算例验证。结果表明:热电机组与AA-CAES电站耦合运行相较于未耦合运行可提高风电消纳率84.55%、降低总成本11.42%、减少碳排放20.28%;综合需求响应机制的引入可进一步提高风电消纳率35.00%、降低总成本20.93%、减少碳排放24.43%;风光不确定性的上升会提高与外部电网的交互成本。展开更多
为缓解弃风问题带来的不利影响及提高风能的利用率,基于先进绝热压缩空气储能(Avanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage,AA-CAES)技术,对输出功率为100 MW的蓄热式AA-CAES概念电站进行了初步设计,并对其进行了性能计算与经济...为缓解弃风问题带来的不利影响及提高风能的利用率,基于先进绝热压缩空气储能(Avanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage,AA-CAES)技术,对输出功率为100 MW的蓄热式AA-CAES概念电站进行了初步设计,并对其进行了性能计算与经济性分析。性能计算结果表明,该电站年发电量约为1亿k W·h,弃风电量回收率约为62.64%,储能密度可达8.23 MJ/m3,蓄热效率为46.5%;经济性分析显示,该电站容量成本约为4,704.5元/k W;电站年运行成本约为4,402万元;电站年总效益可达27,232万元,年财务收益约2,573万元,年均利润率为2.34%。分析了储能购电价格变动对年运行费用及度电成本影响;得到了不同购电价格下,成本回收年限与释能电价的变化情况,为电站上网电价的定价提供参考。展开更多
储气室是先进绝热压缩空气储能系统(AA-CAES)中主要的储气装置,其特性对储气室内空气的温度和压力变化有重要影响。为了更加准确地描述系统运行过程中储气室内空气的热力变化过程并探究储气室热力学特性对系统性能参数的影响,本文建立...储气室是先进绝热压缩空气储能系统(AA-CAES)中主要的储气装置,其特性对储气室内空气的温度和压力变化有重要影响。为了更加准确地描述系统运行过程中储气室内空气的热力变化过程并探究储气室热力学特性对系统性能参数的影响,本文建立壁面温度恒定的非绝热储气室模型,联合系统其他部件模型,求解AA-CAES系统热力学模型。分析模型求解结果可以发现,在设计系统参数下,储能效率为0.5839,储能密度为1.5954 k W·h/m^3,在运行过程中储气室整体表现为对外放热;绝热模型下系统储能效率最高,恒温模型下系统储能密度最大,在实际运行中系统性能参数较低,因此储气室热力特性有待优化;提高储能和释能功率可以使储能效率提升,其中储能功率变化对储能效率的影响更大。展开更多
地下储气库容积大小是大规模压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)电站规划设计的基础性参数之一。为准确确定与电站装机容量相匹配的定容储气库容积,在地下储气库内压缩空气?的计算方法基础上,推导了地下储气库储能效率...地下储气库容积大小是大规模压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)电站规划设计的基础性参数之一。为准确确定与电站装机容量相匹配的定容储气库容积,在地下储气库内压缩空气?的计算方法基础上,推导了地下储气库储能效率计算公式,并提出了基于储气库储能效率、膨胀装置效率和机组发电效率分析的储气库容积确定方法。利用算例验证了算法的正确性与合理性,在此基础之上,定量分析了影响储气库储能效率和容积大小的主要因素。研究结果表明:储能效率均随充放气循环次数的增加逐渐上升,上升趋势在后期趋于平缓。储气库泄漏量对储能效率影响较大,泄漏量越大,储能效率越低。总体上储气库运行压力差和密封层对流换热系数越大,储气库储能效率越高,但运行压力差达到一定数值后,提高运行压力差对储能效率的提高作用有限。储能效率越高、运行压力差越大,所需地下储气库的容积越小。在机组设备能力允许的情况下,应优选运行压力高、运行压力差大的设备运行方案,以减少储气库的建设费用。展开更多
文摘“双碳”目标背景下,为解决热电联产机组“以热定电”模式导致的大规模弃风问题,本文提出基于先进绝热压缩空气储能电站(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)和综合需求响应的综合能源系统(integrated energy system,IES)供暖期弃风消纳策略。首先,在“源-储”两侧建立热电联产机组与AA-CAES电站耦合运行模型,分析耦合运行实现热电解耦机理;其次,在“荷”侧引入价格型和替代型需求响应机制来探寻负荷侧优化系统调度潜力;然后,在IES中引入碳捕集系统和阶梯型碳交易机制来约束碳排放,并在碳排放量最少、综合成本最低为目标构建IES运行基础上,引入模糊机会规划约束模型来分析风、光不确定性对系统调度影响;最后,利用西北某地区实际数据进行算例验证。结果表明:热电机组与AA-CAES电站耦合运行相较于未耦合运行可提高风电消纳率84.55%、降低总成本11.42%、减少碳排放20.28%;综合需求响应机制的引入可进一步提高风电消纳率35.00%、降低总成本20.93%、减少碳排放24.43%;风光不确定性的上升会提高与外部电网的交互成本。
文摘为缓解弃风问题带来的不利影响及提高风能的利用率,基于先进绝热压缩空气储能(Avanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage,AA-CAES)技术,对输出功率为100 MW的蓄热式AA-CAES概念电站进行了初步设计,并对其进行了性能计算与经济性分析。性能计算结果表明,该电站年发电量约为1亿k W·h,弃风电量回收率约为62.64%,储能密度可达8.23 MJ/m3,蓄热效率为46.5%;经济性分析显示,该电站容量成本约为4,704.5元/k W;电站年运行成本约为4,402万元;电站年总效益可达27,232万元,年财务收益约2,573万元,年均利润率为2.34%。分析了储能购电价格变动对年运行费用及度电成本影响;得到了不同购电价格下,成本回收年限与释能电价的变化情况,为电站上网电价的定价提供参考。
文摘储气室是先进绝热压缩空气储能系统(AA-CAES)中主要的储气装置,其特性对储气室内空气的温度和压力变化有重要影响。为了更加准确地描述系统运行过程中储气室内空气的热力变化过程并探究储气室热力学特性对系统性能参数的影响,本文建立壁面温度恒定的非绝热储气室模型,联合系统其他部件模型,求解AA-CAES系统热力学模型。分析模型求解结果可以发现,在设计系统参数下,储能效率为0.5839,储能密度为1.5954 k W·h/m^3,在运行过程中储气室整体表现为对外放热;绝热模型下系统储能效率最高,恒温模型下系统储能密度最大,在实际运行中系统性能参数较低,因此储气室热力特性有待优化;提高储能和释能功率可以使储能效率提升,其中储能功率变化对储能效率的影响更大。
文摘地下储气库容积大小是大规模压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)电站规划设计的基础性参数之一。为准确确定与电站装机容量相匹配的定容储气库容积,在地下储气库内压缩空气?的计算方法基础上,推导了地下储气库储能效率计算公式,并提出了基于储气库储能效率、膨胀装置效率和机组发电效率分析的储气库容积确定方法。利用算例验证了算法的正确性与合理性,在此基础之上,定量分析了影响储气库储能效率和容积大小的主要因素。研究结果表明:储能效率均随充放气循环次数的增加逐渐上升,上升趋势在后期趋于平缓。储气库泄漏量对储能效率影响较大,泄漏量越大,储能效率越低。总体上储气库运行压力差和密封层对流换热系数越大,储气库储能效率越高,但运行压力差达到一定数值后,提高运行压力差对储能效率的提高作用有限。储能效率越高、运行压力差越大,所需地下储气库的容积越小。在机组设备能力允许的情况下,应优选运行压力高、运行压力差大的设备运行方案,以减少储气库的建设费用。
