Estudo das características dinâmicas e do mecanismo de restrição termodinâmica do armazenamento de ar comprimido sem pós-combustão acionado diretamente por flutuações eólicas e solares

Zhang Yuchen Song Yulong Yu Qingsheng Chang Tianliang Cui Ce Cao feng ,  

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摘要

Para estudar o impacto da volatilidade na entrada de novas energias nas características dinâmicas do sistema de armazenamento de ar comprimido sem pós-combustão, foi construído um modelo de simulação dinâmica de todo o processo do sistema, desde a entrada de flutuações de potência - resposta dinâmica do compressor - acoplamento de armazenamento e liberação de energia. Com base no espectro de velocidade do vento de Davenport e na transformação de Fourier para gerar sequências de velocidade do vento turbulentas, combinado com a energia fotovoltaica para construir uma fonte de entrada de flutuação em escala de segundos, impulsionando conjuntos de compressores em múltiplos estágios; por meio do método da média móvel para extrair a tendência dos parâmetros, revelou-se o mecanismo de resposta dinâmica do sistema sob excitação fluctuatória. Os resultados indicam que uma perturbação na potência de entrada de ±31,66% causa flutuações intensas na velocidade do compressor de ±8,6% e na razão de compressão de ±13,39%, levando a um aumento máximo na temperatura de escape de estágio único de 153,08 K, e flutuações sincronizadas na temperatura do óleo do trocador de calor entre estágios de até 38,2 K; os tanques de armazenamento de ar e os tanques de armazenamento térmico de alta temperatura apresentam um efeito significativo de inércia termodinâmica, validando a capacidade de filtragem de perturbações das unidades de armazenamento posteriores; devido à limitação sem pós-combustão, a temperatura de reaquecimento entre estágios da turbina não pode ultrapassar o limite superior da temperatura do meio de armazenamento térmico, quando a razão de expansão diminui de 4,447 para 1,470, a temperatura de escape da turbina sobe para 513,1 K, fazendo com que 18,3 t de ar de alta pressão (2,133 MPa) não consigam realizar trabalho eficazmente. O estudo revela o mecanismo de acoplamento dinâmico em múltiplas escalas temporais do sistema de armazenamento de ar comprimido sob flutuações de novas energias, fornecendo suporte teórico para melhorar a adaptabilidade do sistema a condições variáveis e a otimização termodinâmica.

关键词

armazenamento de ar comprimido;condições variáveis;armazenamento de energia;características dinâmicas

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