微型壓縮空氣發電機

『壹』 CASE的壓縮空氣蓄能

一、壓縮空氣蓄能產生背景：
1我國主要電網峰谷差越來越大，電網調峰問題日漸突出，調峰有賴於蓄能技術的發展。
2在峰谷分時電價體制下，採用合適的蓄能方式可以提高供電質量、調峰填谷，並且保證機組運行的經濟性。
二、壓縮空氣蓄能方式的特點：
目前世界上存在的蓄能技術包括抽水蓄能，壓縮空氣蓄能，超導電磁蓄能，飛輪蓄能，高效電池蓄能，燃料電池蓄能等方式，與其他蓄能技術相比CAES具有如下優缺點：
優點：1投資少，運行維護費用低
2動態響應快、運行方式靈活
3經濟性能高、環境污染小
4佔地面積小
缺點：遠離負荷中心，需要一定的地質條件
三、工作原理：
1、蓄能原理：壓縮空氣蓄能是利用電力系統負荷低谷時的剩餘電量，由電動機帶動空氣壓縮機，將空氣壓入作為儲氣室的密閉大容量地下洞穴，即將不可儲存的電能轉化成可儲存的壓縮空氣的氣壓勢能並貯存於貯氣室中。當系統發電量不足時，將壓縮空氣經換熱器與油或天然氣混合燃燒，導入燃氣輪機作功發電，滿足系統調峰需要。
2、CAES電站工作原理：壓氣機、電動機、貯氣室等組成的 系統中將電站低谷的低價電能通過壓縮空氣儲存在岩穴、廢棄礦井等儲氣室中，蓄能時通過聯軸器將電動機/發電機和壓氣機耦合，與燃氣輪機解耦合;電力系統峰荷時，利用壓縮空氣燃燒驅動燃氣輪機發電，燃氣輪機、燃燒室以及加熱器等即發電子系統，發電時電動/發電機與燃氣輪機耦合、與壓氣機解耦合。
四、壓縮空氣存儲空間：
1小/微型壓縮空氣蓄能電站：管道、大型罐子等壓力容器。
2大型壓縮空氣蓄能電站，三種存儲地點：地下鹽岩礦內的岩洞、現存礦洞或挖掘成的岩石洞、地下含水的岩石層。
五、CAES蓄能熱力過程中能量的轉化：
1、理想轉化過程
壓氣機壓縮空氣蓄能過程當作絕熱過程，空氣當作理想氣體，則此過程可逆，壓縮過程中工質的熵值為常數不變，因此理想絕熱壓縮過程為等熵壓縮過程。因為在實際應用中，壓比高達70倍以上，最大溫度高達1000K以上，這對於存儲空間來說是不可接受的，因此必須把進入存儲空間之前的高壓、高溫氣體降溫，所釋放熱量可以被熱能存儲設備保存起來，在利用壓縮空氣發電時用來加熱壓縮空氣。氣體在理想過程中的T-S圖如下，其中1-2為等熵壓縮過程，2-3為等壓冷卻過程，冷卻到貯氣室溫度，3-4為等壓加熱過程，4-5為等熵膨脹過程。
1、實際轉化過程
實際過程與理想過程相比，主要有以下幾方面的差異：一是空氣在壓氣機中壓縮不是理想的等熵過程，它們與理想循環的差異分別用壓氣機效率來衡量;二是實際循環中工質不再視為比熱不變的理想氣體，其比熱將隨溫度和組分的變化而改變;三是在工作的過程中進、排氣過程有壓損，儲氣室中有壓損。因此，整個系統的存儲效率在65%左右，最高可到70%。
六、CAES發電系統熱力過程：
1、理想熱力過程
在發電子系統中，包括三個熱力過程：
1)等壓加熱及燃燒過程：燃燒過程是在燃燒室中完成的，從儲氣室出來的高壓氣體吸收噴入燃燒室的燃料釋放的熱量，燃燒過程的結果是使工質吸收了外界加入的熱量，而沒有與外界發生機械功的交換。
2)絕熱膨脹過程：此過程在透平中完成，過程中工質狀態參數也將按絕熱過程的規律進行變化。
3)等壓放熱過程：透平出口空氣通過向大氣環境放熱來完成。
理想熱力過程可以用壓容圖(p-v)和溫熵圖(T-s)來表示，如下圖中2』-2-3，3-4，4-1曲線部分。
2、實際熱力過程
發電子系統實際熱力過程中，影響因素主要有燃燒室的燃燒效率，燃氣透平的等熵膨脹效率，還有反映流動過程壓力損失的性能參數(如燃燒室壓力損失系數)等。
七、CAES電站的發展趨勢：
1、改進燃氣輪機循環，應用回熱技術。
2、應用聯合循環技術。
3、機組和電站的大型化、自動化。
4、用於分布式能量系統及熱、電、冷聯供，應用微型、小型燃氣輪機組成的微型或小型CAES電站，可在投入較少的情況下，調節峰谷差，保證供電質量。
5、進一步發展存儲空間。