Compressed gas energy storage is an important method to deal with the unstability of wind power, which is meaningful to the utilization of wind energy. For compressed gas energy storage systems, low-temperature thermal energy storage is essential to decrease the difficulty in system design, which is necessary to increase the practical feasibility of energy storage systems. However, as low-temperature Compressed Carbon-dioxide Energy Storage (CCES) system is a new research direction of energy storage technology, the design and optimization concept of high-performance energy storage system has not formed yet. Besides, there is serious shortage in the aspect of unstable wind energy utilization and system evaluation. With the target of establishing the design and optimization theory of this new energy storage technology, a program consisting of system design and energy conversion mechanism, system modeling and optimal control, comprehensive analysis and evaluation, construction of theoretical system will be carried out in this application. The main research contents include: 1) mechanism of energy transport and conversion; 2) unstable wind power utilization; 3) thermoeconomic evaluation and optimization. With these research, it is helpful to grasp the essence of energy conversion and energy loss in low-temperature CCES system, and it is essential to increase the utilization efficiency of unstable wind energy. The work in this application will deepen the knowledge of energy storage systems and provide theoretical foundation for the development of high performance low-temperature compressed gas energy storage system.
压缩气体储能系统是解决风电不稳定性的重要方法之一,对于提高风电利用效率具有重要意义。采用低温储热是降低压缩气体储能系统设计难度的有效方法,可提高储能系统的应用可行性;但由于低温型压缩二氧化碳储能(CCES)系统是气体储能领域的新方向,尚未形成特性优良的新型储能系统设计优化理念,且在解决不稳定风电利用的应用及评价方面研究不够深入。以构建低温型CCES系统的设计和优化理论体系为目标,拟按系统设计与能量转化机制研究-仿真建模与优化控制-系统综合特性分析与评价-优化设计理论体系构建的研究思路,开展低温型CCES系统的:1)能量输运与转化机理研究,2)不稳定风电利用研究,3)热经济性评价优化研究,以掌握低温型CCES系统能量转化、传递与损失的本质规律,实现不稳定风电的高效率转化与利用。本项申请的研究工作将深化压缩气体储能系统的优化设计理论,为发展高性能低温型压缩气体储能系统打下重要理论基础。
低温储热型压缩CO2储能是一种新型的压缩气体储能技术,是解决风电不稳定性的一种可行性方法。为了对低温储热型压缩CO2储能技术有更加深刻、全面的理解,本项目采用热平衡分析、“黑箱”㶲分析、先进㶲分析等多种方法开展了低温储热型压缩CO2储能系统的能量转化特性研究与不可逆损失分析,实现了低温储热型压缩CO2储能系统的优化设计;构建了风电与低温储热型压缩CO2储能系统的仿真模型,开展了不同工况条件下集成系统的仿真模拟研究,总结了集成系统的参数变化规律及能量转化、损失规律;构建了低温储热型压缩CO2储能与有机朗肯循环集成系统的热经济性模型,探讨了核心参数对集成系统热经济性能的影响,并基于优化算法完成了系统整体特性的优化。相关研究成果为低温储热型压缩气体储能系统的设计与优化提供了重要参考,也为风力发电系统与该类储能系统的集成问题提供了理论指导。在该项目经费的资助下,发表了学术论文6篇,均为SCI检索;会议论文1篇;申请发明专利4项,2项已获得授权;培养硕士研究生2名,其中1名为评为上海市优秀毕业生;辅助培养博士研究生1名。
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数据更新时间:2023-05-31
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