Estudio de las características dinámicas y el mecanismo de restricciones termodinámicas del almacenamiento de aire comprimido sin combustión auxiliar impulsado directamente por fluctuaciones eólicas y solares

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

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摘要

Para estudiar el impacto de la volatilidad de la entrada de energías renovables en las características dinámicas del sistema de almacenamiento de aire comprimido sin combustión auxiliar, se construyó un modelo de simulación dinámica de todo el proceso del sistema, que abarca la entrada de fluctuaciones de potencia - la respuesta dinámica del compresor - el acoplamiento de almacenamiento y liberación de energía. Basado en el espectro de velocidad del viento de Davenport y la transformada de Fourier para generar secuencias de velocidad de viento turbulentas, junto con la potencia fotovoltaica para construir una fuente de entrada de fluctuación a nivel de segundos, que impulsa grupos de compresores multinivel; mediante el método del promedio móvil para extraer la tendencia de los parámetros, se reveló el mecanismo de respuesta dinámica del sistema bajo excitación fluctuante. Los resultados indican que una perturbación en la potencia de entrada de ±31.66% provoca fluctuaciones intensas en la velocidad del compresor de ±8.6% y en la relación de presión de ±13.39%, lo que produce un aumento máximo en la temperatura de escape de una etapa individual de 153.08 K y fluctuaciones sincronizadas en la temperatura del aceite del intercambiador de calor interetapas de hasta 38.2 K; los tanques de almacenamiento de aire y los tanques de almacenamiento térmico de alta temperatura muestran un efecto significativo de inercia termodinámica, validando la capacidad de filtrado de perturbaciones de las unidades de almacenamiento posteriores; debido a la restricción sin combustión auxiliar, la temperatura de recalentamiento entre etapas de la turbina no puede superar el límite superior de temperatura del medio de almacenamiento térmico, cuando la relación de expansión disminuye de 4.447 a 1.470, la temperatura de escape de la turbina aumenta a 513.1 K, lo que provoca que 18.3 toneladas de aire a alta presión (2.133 MPa) no puedan realizar trabajo efectivo. El estudio revela el mecanismo de acoplamiento dinámico a múltiples escalas temporales del sistema de almacenamiento de aire comprimido bajo fluctuaciones de energía renovable, proporcionando soporte teórico para mejorar la adaptabilidad del sistema a condiciones variables y para la optimización termodinámica.

关键词

almacenamiento de aire comprimido;condiciones variables;almacenamiento de energía;características dinámicas

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