项目简介 | 电力储能是解决可再生能源大规模接入、提高常规电力系统和区域能源系统效率、安全性和经济性的迫切需要,是能源革命的支撑技术。压缩空气储能(CAES)被认为是最具发展潜力的大规模电力储能技术之一,但传统CAES存在依赖大型储气洞穴、依赖化石燃料、效率较低的技术瓶颈,其应用受到很大限制。本项目针对不依赖大型储气洞穴和化石燃料的CAES系统面临的关键技术难题,开展深入系统的研究,取得了创新性成果。主要技术发明点包括:
(1) 攻克CAES系统全工况设计与调控技术,发明新原理系统。揭示了CAES系统的多过程非线性耦合的能量损失机理,建立了“过程对应-参数匹配”的CAES系统设计理论,建成了系统全工况优化与调控设计体系,发明了超临界CAES等先进CAES系统,系统综合了超临界工质特性、压缩热回收和蓄热(冷)等优点,具有不需要大型储气洞穴、不需要燃烧燃料、效率高等优点,解决了传统CAES的主要技术瓶颈。
(2) 攻克高效宽负荷压缩机和膨胀机的多级全三维协同设计技术,发明多种宽负荷压缩机和膨胀机。建立了基于BP人工神经网络模型和多目标遗传算法的叶轮优化设计方法,实现对不同流量系数的叶轮优化设计;建立了整机变工况性能预测模型,获得了多级导叶联合调节最优运行性能图谱;建成了先进CAES系统的压缩机与膨胀机高效设计研发体系,发明了多种CAES系统的宽负荷多级压缩机和高负荷多级膨胀机,性能指标达到国际先进水平。
(3) 攻克超临界蓄热(冷)换热器设计技术,发明高效超临界蓄热(冷)换热器。揭示了CAES系统蓄热(冷)换热器内的气液固及超临界流体的多相流动、传热和蓄热(冷)机理,创新地利用“斜温层推移”设计理论,提出新型“内保温外承压”结构蓄冷换热器,大幅提高了蓄冷效率;创新性地提出亚临界水蓄热换热技术,发明了新型结构蓄热水箱和新型多流程换热器,大幅提高了蓄热换热器效率。
(4) 建成国际首套示范系统,实现产业化。建立了集基础理论、关键技术和系统集成为一体的CAES系统研发设计体系,攻克了宽负荷压缩机、高负荷膨胀机、超临界蓄热(冷)换热器等关键技术,建成了国际首套1.5MW级和10MW级先进CAES示范系统,性能指标优于国际同等规模的其他CAES系统。
成果已申报国际专利17项、国内发明专利151项、实用新型专利133项,覆盖了中国、美国、日本、欧洲等40余个国家,CAES专利数量全球排名第一。先进CAES技术已实现产业化,收益18.63亿元,已列入规划的项目共计1882MW,极大促进了我国CAES技术的应用推广。
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