傳統(tǒng)應用于熱電廠的壓縮空氣儲能系統(tǒng)規(guī)模一般達兆瓦級，主要用于調節(jié)(adjust)電力負載，穩(wěn)定網壓波動，提高可再生能源（解釋:向自然界提供能量轉化的物質)發(fā)電利用率等場合。1978年，德國Huntorf建立了第一座應用型290MW壓縮空氣儲能電廠。1991年，美國Mcintosh建設了一座110MW，一次可持續(xù)工作26h的壓縮空氣儲能電站。2009年，美國能源部專項基金支持了一項耗資4億美元，計劃在加州Kern城興建的300MW壓縮空氣儲能電站。同年，設計容量為2700MW的壓縮空氣儲能電站項目在俄亥俄州Norton市投入建設。2010年，該部又以3000萬美元支持了一項計劃在紐約WatkinsGlen建設150MW為可再生能源發(fā)電配套的壓縮空氣儲能項目。2011年，美國德州Gaines開始建設一座2MW風力發(fā)電壓縮空氣儲能配套系統(tǒng)，并于2012年底完成，儲能容量500MW.h，成為世界上第3個CAES發(fā)電的應用案例。2013年，德國計劃興建第一座絕熱壓縮空氣儲能電廠ADELE，設計容量200MW.美國愛荷華州儲能公園項目設計了容量為2300MW的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，預計2015年投產發(fā)電。美國德州計劃在2016年前建設一座317MW的電廠，其中壓縮空氣儲能容量為1/4.中國馬達工程學報大規(guī)模壓縮空氣儲能以其高可靠性、經濟性和環(huán)境(environment)友好性等特點，成為一種很有前景的存儲方式，正受到越來越多的關注。另一方面，大規(guī)模壓縮空氣儲能的應用又受到諸多條件限制，包括獨特的地理位置，高昂的前期成本，還有因存儲壓力受限而導致的效率(efficiency)退化等問題。微小規(guī)模的壓縮空氣儲能通過(tōng guò)縮小存儲體積，增大氣體壓力，提高轉換效率等方法，更好地利用CAES的技術特點，拓展應用空間(space)。
　　液氣壓縮空氣(Basin air)儲能技術利用液體活塞的概念，通過液體注入實現空間氣體壓縮?？諝鈮嚎s釋放過程(guò chéng)中熱能的處理和利用對系統(tǒng)的工作效率和能量轉換效率至關重要。相比通過往復式壓縮機(compressor)、螺桿泵和葉片泵來實現空氣壓縮釋放，液氣壓縮具有更高的熱轉換效率。液氣壓縮還解決了直接空氣壓縮技術中無法克服(get over)的氣體泄露和摩擦損耗等問題，從另一個方面提高了系統(tǒng)的工作效率。液氣壓縮技術包括封閉式液氣混合壓縮和開放式液氣循環(huán)壓縮。液氣混合壓縮系統(tǒng)結構簡單，控制方式靈活，但存儲能量有限，對注入液體的體積有較高要求。液氣循環(huán)壓縮技術利用多個小的腔室實現氣體壓縮，循環(huán)累積以達到最終的壓縮指標。這種技術能保證較高的能量密度，不依賴液體體積，適用于不同環(huán)境。但是系統(tǒng)結構復雜，工作效率不如混和液氣壓縮技術，而且對控制的要求較高。
　　本文提出一種新型的機械全橋式液氣循環(huán)壓縮空氣儲能方案。利用單腔室液體(liquid)活塞技術，以全橋電路(Circuits)的控制理念實現液體閥門控制。通過對系統(tǒng)進行宏觀能流表示法建模仿真，分析該系統(tǒng)的總體工作特性。并對系統(tǒng)的控制進行研究，以提高系統(tǒng)的壓縮效率。
　　1機械全橋式液氣循環(huán)壓縮空氣儲能工作特性1.1系統(tǒng)結構機械全橋式液氣循環(huán)壓縮空氣儲能系統(tǒng)由電氣驅動和熱力學轉換2部分構成。電氣驅動部分包括電機、變流器、液泵、電磁閥門以及相關電氣檢測和控制單元。熱力學轉換部分包括液壓管路、氣體管路、高壓儲液罐、液體容器、高壓儲氣罐以及閥門和熱交換(exchange)器單元。為系統(tǒng)結構，其中：1，T2，T3，T4為電磁液體閥門；Gal，Ga2，Ga3，Ga4為電磁氣體閥門；Mf為液位傳感器；Mp為壓力傳感器。
　　高壓氣罐液氣循環(huán)壓縮空氣儲能系統(tǒng)1.2工作過程在壓縮儲能工作狀態(tài)時，控制變流器使電機電(jī diàn)動運行，帶動液栗將Ca罐中液體(liquid)注入Cb中，將CB中的氣體壓縮。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中兩個帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合，使兩個轉子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉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。Ga2關閉，Ga3開通保證氣體往高壓氣灌注入。液體閥門1，T4開通，T2，T3關閉，注入一定體積的液體。此過程稱為壓縮過程。之后Ga3關閉，Ga2開通保證CB液罐常壓維持。液體閥門1，T4關閉，T2，T3開通，液泵將CB中液體抽入到CA中，此過程稱為預壓縮過程。在液體閥門開通關斷轉換過程中，也要設置死區(qū)時間，防止液泵負載沖擊。整個過程類似全橋電路PWM控制。壓縮過程控制閥門按照方式工作。
　　在能量釋放狀態(tài)工作時，控制高壓氣(Pressure)體釋放，驅動CB罐中液體往CA流動，帶動液力馬達旋轉，使電機發(fā)電運行，控制變流器維持輸出電壓。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉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。同理也存在膨脹(inflate)過程和預膨脹過程。與壓縮過程唯一區(qū)別是加入Gal的控制，維持CA有一定壓力，保證預膨脹過程中液體的回流。膨脹釋能時閥門控制如所示。
　　黃先進(advanced)等：液氣循環(huán)壓縮空氣儲能系統(tǒng)建模與壓縮效率優(yōu)化控制1.3壓縮過程能量轉換特性液氣循環(huán)壓縮空氣儲能系統(tǒng)的壓縮和釋放(release)按照理想氣體(gas)恒溫過程來分析。根據理想氣體狀態(tài)方程：常數，287J/（molK）；左為摩爾氣體數，mol；7為溫度，K.恒溫過程中壓力和體積（volume)關系根據波義耳雙曲線定義為CB液罐的液體體積為Fu，且保持6=心的關系。經過第（次壓縮后，外部做功為面高度差；/為壓縮次數；《為氣罐液灌體積倍數。
　　實際做功按式（4）描述，表不為通過(tōng guò)式（7）―（9）可計算整個壓縮過程的壓縮氣體(gas)做功效率……定義電機效率為7me.，變流器效率為7mv，液泵工作效率為/7pum.整個壓縮儲能過程外部做功的壓縮效率可表示為2宏觀能流表示法系統(tǒng)(system)建模設定從初始狀態(tài)（Fi，八，T?。┑侥康臓顟B(tài)（Ff，Pf，壓縮過程做功表示為根據熱力學第一定律，壓縮空氣產生熱能要完全轉移才能達到溫度不變。在實際工作中，這種完全的熱交換是難以實現的，因此恒溫壓縮過程無法真正實現。實際上，利用減小壓縮比，增加(increase)壓縮次數并保證良好熱交換的方法(method)，用絕熱壓縮和等容降溫來實現準恒溫壓縮。
　　對于絕熱壓縮過程，通過引入絕熱指數(index)廣把氣體狀態(tài)方程改寫為可得出絕熱壓縮過程做功為可得到描述壓縮效率的關系式為2.1宏觀能流表示法概述點是以能量的傳遞為控制主線，將系統(tǒng)(system)各組成單元描述為激勵-反應的能動模型(model)。對于電氣系統(tǒng)，可通過電壓電流(Electron flow)來反映能量，電壓電流的相互影響就是激勵-反應的最終表現。對于熱力學系統(tǒng)，能量可以通過壓力和體積描述。對于機械力學系統(tǒng)，能量又可以通過力矩和速度來描述。利用EMR建模，可以實現復雜能量源系統(tǒng)的直觀能流控制，在混合電動汽車、風力發(fā)電、工業(yè)自動化等方面應用廣泛。
　　液氣循環(huán)（continue)壓縮空氣儲能系統(tǒng)包含電氣、機械、熱力學等不同能量(energy)狀態(tài)的傳遞與轉換，利用EMR進行仿真建模，可簡化系統(tǒng)控制，提高設計開發(fā)效率。為EMR基本模型庫示例。
　　2.2液氣循環(huán)壓縮空氣儲能EMR模型根據的系統(tǒng)結構圖，描述出對應儲能系統(tǒng)的能量通路如所示，分為電氣(electric)系統(tǒng)，機械系統(tǒng)和熱力學系統(tǒng)3部分依此3部分單獨進行EMR建模。電氣部分由直流電壓源，濾波電容和全橋式變換器構成。對于直流母線，約束條件為假設高壓儲氣罐的體積為Fs，每次壓縮注入連接點約束條件為中國電機工程學報心。為斬波器輸出。直流電機約束條件為液壓I系統(tǒng)能量通路此處利用四象限斬波器和直流電機實現機電能量變換。斬波器約束條件為宏觀能流表示法模型示意制系數。
　　聯(lián)軸器用來傳遞（transmission)機械能(mechanical energy)量，其約束條件為液泵是壓縮氣體(gas)機械能熱力能轉換的關鍵，采用雙向定積液力泵，約束條件為/2為轉速；為泵容積；A：leak為泄露系數；iHP為哈泊系數；為泵積效率；知為泵機效率；vF為流體運動黏度；為液體密度（單位:g/cm3或kg/m3)；為泵額定壓力；/為泵額定轉速：為額定流體運動黏度。
　　閥門(功能：截止、導流、穩(wěn)壓、分流等)是沒有能量積累的開關(switch)，屬于機械(machinery)能量轉換器。閥門的動作只會影響輸出液體的流量和壓力，約束條件(tiáo jiàn)為控制設計輸入輸出輸出「5廠子模型~\yrJ/）」反函數反演基礎控制依據(yī jù)液泵的工作特性，輸入給定流量值gPmref，聯(lián)合檢測量gPm
　　M、ftm+m，引入P-I控制器Cv⑴實現反演控制：聯(lián)軸器是一個蓄能EMR模型，引入一個速度控制器⑴，可以用P-I控制實現。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中兩個帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合，使兩個轉子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。依據式（15），引入2個觀測量，實現反演控制：依據馬達方程式（14），可通過轉矩rdcrcf直接反轉產生電流信號/ranref為也可采用P-I控制實現。通過定子電流和檢測電壓電流，決定變流器輸出電壓為變流器反演控制依據式（13），由觀測電壓和給定電壓決定為關控制，整個系統(tǒng)(system)的反演控制框圖如所示。
　　3壓縮效率優(yōu)化控制通過EMR建模和IBC控制，可以使液氣循環(huán)壓縮空氣儲能系統(tǒng)工作(gōng zuò)，但工作效率無法保證。為了提高蓄能壓縮的效率，引入壓縮效率優(yōu)化控制方Escn.壓縮空氣儲能電站的市場前景。中國儲能網，2011-1-23（8）。
　　陳歡歡，壓縮空氣儲能應用前景廣闊中國科學(science)報，2011-4-11（7）。
　　張麗英，葉廷路，辛耀中，等大規(guī)模風電接入電網的相關問題和措施。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉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。中國電機工程學報，2010，徐玉杰，陳海生，譚春青，等。風光互補的壓縮(compression)空氣(Basin air)儲能與發(fā)電一體化系統(tǒng)特性分析。中國電機工程學報，2012，T黃先進（1980），男，講師，主要研究方向為載運工具動力系統(tǒng)，電力變流技術，郝瑞祥（1977），男，副教授，主要研究方向為變流技術與特種電源(power supply)；張立偉（1977），男，副教授，主要研究方向為載運工具運用及系統(tǒng)集成。
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