壓縮空氣儲能優(yōu)化分析及在低溫余熱中的應用

　　由于智能(intelligence)化電網(wǎng)以及新能源（解釋:向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì))存儲方面的需求(demand)越來越大，儲能顯得尤為重要。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉(zhuǎn)1000個小時或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時間間隔要縮短。濾清器維修時必須停機，檢查壓縮機所有部件，排除壓縮機所有故障。儲能主要分為化學儲能、核物理儲能兩大類，現(xiàn)階段在各種儲能中化學電池（Battery）儲能和抽水蓄能占據(jù)主流地位，但是由于其自身和環(huán)境限制（limit），發(fā)展受到較大影響。其余儲能，僅有壓縮空氣儲能成熟度較高。
　　且壓縮空氣儲能可操作性強，儲容量巨大，環(huán)保，不受地形限制，介質(zhì)安全易獲得是極具潛力的儲能方式之一
　　1壓縮空氣儲能流程(liú chéng)優(yōu)化（optimalize）分析壓縮空氣儲能基于空氣介質(zhì)壓縮和膨脹時需要吸收和釋放能量的原理，使用相應設備對能量進行轉(zhuǎn)化和存儲，其整個流程是一個熱力學過程(guò chéng)。昆山空壓機保養(yǎng)冷卻水通過管道進入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進行冷卻降溫，再進入后冷器對排氣進行冷卻，另一路冷卻水進水管道經(jīng)過主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進行冷卻。壓縮空氣儲能整個流程不是唯一的，不同的循環(huán)（continue)流程其儲能效率區(qū)別很大。以下從熱力學過程對壓縮空氣儲能流程進行優(yōu)化。
　　a1e4循環(huán)：包含al等溫壓縮過程，1e等壓膨脹(inflate)過程，e4等溫膨脹過程；a3ef循環(huán)：a3絕熱壓縮過程，3e等壓膨脹過程，ef絕熱膨脹過程；abcdef循環(huán)：ab級絕熱壓縮，bc等壓降溫，cd二級絕熱壓縮，de等壓加熱(heating)膨脹過程，ef為絕熱膨脹過程；溫e4為等溫膨脹，45為絕熱膨脹
　　壓縮儲能流程獲得能量大小與其曲線（Curve）所包絡的面積一致。昆山空壓機保養(yǎng)冷卻水通過管道進入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進行冷卻降溫，再進入后冷器對排氣進行冷卻，另一路冷卻水進水管道經(jīng)過主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進行冷卻。其中，a1e4循環(huán)（continue)儲存能量最多。分析可知，壓縮階段等溫壓縮是最高效的，但實際應用中的壓縮保持恒溫(constant)不可能（maybe)。所以采用多級絕熱壓縮加等壓降溫方法(method)趨近等溫壓縮。實際中選取兩到三級來進行空氣(Basin air)的壓縮。而1e為等壓膨脹，可以充分利用其他熱量(Heat)源為壓縮空氣賦予能量，增大膨脹初始能量。膨脹做功階段，從可知，等溫膨脹獲得能量最高，因此可以充分利用已有的廢棄熱量，保證膨脹近似等溫膨脹。綜合分析(aggregate analysis)可知，壓縮空氣儲能流以等溫和近似等溫壓縮膨脹作為存儲和做功手段，在過程(guò chéng)中盡量使用低品位的熱量，這樣才能獲得最大的儲能效率。
　　根據(jù)以上的理論分析(Analyse)可知，最優(yōu)的壓縮空氣儲能流程是等溫壓縮和等溫膨脹(inflate)，所以最優(yōu)流程是abcde45：a
　　B、cd絕熱壓縮(compression)，bc等壓降溫de等壓升溫e4等溫膨脹(inflate)，45絕熱膨脹。
　　2壓縮空氣儲能在超低溫余熱上的應用目前，我國的能源（解釋:向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì))利用率不高，各行業(yè)(industry)的余熱總資源約占其燃料(fuel)消耗總量的17%到67%，可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60%.而其中溫度（temperature)在200C左右的低溫熱源所占比例較大現(xiàn)階段使用(use)的余熱利用系統(tǒng)(system)，主流技術為第三代余熱利用系統(tǒng)，主要是對180500C高溫(high temperature)和330380C中溫余熱的利用，對于200C左右的超低溫余熱資源來說，利用效率將會大打折(Discount)扣。昆山空壓機保養(yǎng)冷卻水通過管道進入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進行冷卻降溫，再進入后冷器對排氣進行冷卻，另一路冷卻水進水管道經(jīng)過主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進行冷卻。而壓縮空氣用于余熱利用將會取得較好的效果。
　　以壓縮空氣(Basin air)儲能最優(yōu)流程(liú chéng)abcde45為余熱利用的熱力學循環(huán)流程，其余熱的利用主要集中在膨脹前的等壓加熱階段，此時壓縮空氣處于高壓低溫狀態(tài)，經(jīng)過設備熱量轉(zhuǎn)換，余熱熱量賦予(entrust to)壓縮空氣，使壓縮空氣的膨脹初始能量更高，從而提高發(fā)電量，以達到余熱資源利用的目的。其效率計算如下：n執(zhí)= W絕熱+W等壓+W Q吸n熱一熱利用效率；W-絕熱膨脹釋放的功，W等壓等壓膨脹釋放的功，W壓縮多級壓縮消耗（consume)的功，Q吸i等壓膨脹階段從系統(tǒng)外吸收的熱量，假設其壓縮達到的最高壓力依次從大氣壓開始直至3Mpa，通過(tōng guò)公由可知，針對200C低溫余熱，提高熱利用效率并不是最終壓力越高越好，其趨勢是先增后減，所以一定余熱溫度有一個合理的最高膨脹壓力點，因此需要不斷優(yōu)化。中200C低品位熱源，熱能的利用率(availability)最大為453%，相對于目前僅有13%~25%的余熱利用率來說是很高的另外，空氣壓縮技術技術也取得了極大發(fā)展，美國SustahX已成功解決了等溫壓縮的問題，壓縮和膨脹的效率將會極大提高。
　　壓縮空氣(Basin air)儲能的儲能效率(efficiency)由于熱利用不同而不同，所以在其儲能過程(guò chéng)中要不僅要從設備制造等方面著手，還要考慮其循環(huán)流程(liú chéng)優(yōu)化。
　　壓縮空氣儲能可以創(chuàng)新的與余熱利用相結(jié)合，利用其介質(zhì)(起決定作用的物質(zhì))特性和能量儲放原理(yuán lǐ)捕獲(catch)更低品味余熱資源，提高余熱利用率。
　　徐玉杰等。昆山空壓機保養(yǎng)是回轉(zhuǎn)式連續(xù)氣流壓縮機，在其中高速旋轉(zhuǎn)的葉片使通過它的氣體加速，從而將速度能轉(zhuǎn)化為壓力。這種轉(zhuǎn)化部分發(fā)生在旋轉(zhuǎn)葉片上，部分發(fā)生在固定的擴壓器或回流器擋板上。風光互補的壓縮(compression)空氣儲能與發(fā)電一體化系統(tǒng)特性分析M.中國馬達工程學報，2012.吳國芳，陸雷。純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱效率(efficiency)及火用效率。新世紀水泥導