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收稿日期:
2025-04-16
修回日期:
2025-06-30
通讯作者:
杨明成
E-mail:zhaofeng@speri.com.cn;yangmingcheng@speri.com.cn
作者简介:
赵峰(1974—),男,硕士,高级工程师,从事长时物理储能的系统设计、 集成及产业应用等方向研究,E-mail:zhaofeng@speri.com.cn;
基金资助:
Feng ZHAO(), Ming-cheng YANG(
), Ning HAO, Dong CHEN, Chuan-liang LIU, Yi-lun CHEN
Received:
2025-04-16
Revised:
2025-06-30
Contact:
Ming-cheng YANG
E-mail:zhaofeng@speri.com.cn;yangmingcheng@speri.com.cn
摘要:
针对压缩空气储能系统中空气透平面临的变工况调节问题,本文对采用“节流+补气”配气方式的空气透平进行了变工况分析,对比了透平负荷调节的分程控制和补气压力控制两种策略。首先建立了某10MW/110MWh压缩空气储能系统全工况动态仿真模型,通过多学科仿真建模技术实现了热力系统动态特性与控制系统的统一平台实时求解,得到了透平变工况动态特性,进一步验证了不同透平负荷控制策略的调节效果。仿真实验结果表明:考虑到在全滑压范围内透平负荷稳定输出和系统气耗率因素,分程控制策略性能更高,当节流调节阀未达到全开时,应进一步增加节流阀开度至最大,在额定进气参数下,分程控制策略可降低0.35%气耗率。
中图分类号:
赵峰, 杨明成, 郝宁, 陈东, 刘佳, 陈逸伦. 压缩空气储能系统透平负荷控制策略的研究与仿真实现[J]. 储能科学与技术, doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0367.
Feng ZHAO, Ming-cheng YANG, Ning HAO, Dong CHEN, Chuan-liang LIU, Yi-lun CHEN. Research and Simulation Implementation of Turbine Load Control Strategies in Compressed Air Energy Storage Systems[J]. Energy Storage Science and Technology, doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0367.
表2
系统模型关键参数仿真精度"
参数 | 单位 | 设计值 | 仿真值 | 偏差% | 设计值 | 仿真值 | 偏差% | 设计值 | 仿真值 | 偏差% | 设计值 | 仿真值 | 偏差% |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
工况 | 工况1 | 工况2 | 工况3 | 工况4 | |||||||||
气库压力 | MPa | 10.76 | 10.76 | 0.00 | 7.93 | 7.93 | 0.00 | 6.83 | 6.83 | 0.00 | 5.66 | 5.66 | 0.00 |
气库出气流量 | kg/s | 24.31 | 24.43 | 0.51 | 24.31 | 24.17 | -0.57 | 25.47 | 25.54 | 0.29 | 28.16 | 28.21 | 0.18 |
加热器1气侧温度 | MPa | 185.00 | 185.00 | 0.00 | 185.00 | 185.00 | 0.00 | 185.00 | 185.00 | 0.00 | 185.00 | 185.00 | 0.00 |
加热器2气侧温度 | MPa | 185.00 | 185.00 | 0.00 | 185.00 | 185.00 | 0.00 | 185.00 | 185.00 | 0.00 | 185.00 | 185.40 | 0.22 |
加热器3气侧温度 | MPa | 185.00 | 185.00 | 0.00 | 185.00 | 185.00 | 0.00 | 185.00 | 185.00 | 0.00 | 185.00 | 185.00 | 0.00 |
透平 1#膨胀比 | / | 4.05 | 4.08 | 0.72 | 4.05 | 4.08 | 0.72 | 3.38 | 3.40 | 0.50 | 2.50 | 2.51 | 0.52 |
透平 2#膨胀比 | / | 4.68 | 4.73 | 0.95 | 4.66 | 4.70 | 0.92 | 4.67 | 4.71 | 0.87 | 4.72 | 4.76 | 0.85 |
透平 3#膨胀比 | / | 4.69 | 4.74 | 0.94 | 4.57 | 4.61 | 0.93 | 4.82 | 4.86 | 0.91 | 5.31 | 5.36 | 0.97 |
透平发电量 | MW | 10.00 | 10.00 | 0.04 | 10.00 | 10.01 | 0.05 | 10.00 | 10.00 | 0.02 | 10.00 | 10.01 | 0.05 |
表3
不同工况下透平负荷控制试验结果"
工况 | 透平控制方式 | 透平进口温度 ℃ | 节流阀CV值 | 释能时间 s | 平均进气流量 kg/s | 平均发电功率 MWh | 气耗率 kg/kwh |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 分程控制 | 185 | 183.219 | 28830 | 23.209 | 9.998 | 8.357 |
2 | 补气压力控制 | 185 | 183.219 | 28770 | 23.266 | 10.000 | 8.376 |
3 | 分程控制 | 195 | 183.219 | 29545 | 22.648 | 9.999 | 8.154 |
4 | 补气压力控制 | 195 | 183.219 | 29405 | 22.761 | 10.005 | 8.190 |
5 | 分程控制 | 175 | 183.219 | 28110 | 23.804 | 9.998 | 8.571 |
6 | 补气压力控制 | 175 | 183.219 | 28165 | 23.767 | 9.980 | 8.573 |
7 | 分程控制 | 185 | 201.5409 | 28880 | 23.178 | 9.997 | 8.347 |
8 | 补气压力控制 | 185 | 201.5409 | 28775 | 23.263 | 9.998 | 8.376 |
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