[发明专利]一种发电系统效率分析方法

权利要求书

1.一种发电系统效率分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、所述发电系统包括压缩环节、换热环节、储液环节和液力发电环节：所述压缩环节为M级的空气压缩装置将常压空气转化为高温高压空气，M≥1，消耗电能；所述换热环节为换热器将所述高温高压空气转化为常温高压空气，产生热能；所述储液环节为当采用液泵抽取液体储液时，液泵将液体从蓄液容器抽取至气液混合容器中，消耗电能；所述液力发电环节为N级的液力发电系统在N＝1时，在高压储气容器的压强作用下，第一级液力发电系统液力发电，在N1时，在高压储气容器、第一级至第i级的气液混合容器的压强作用下，第i+1级液力发电系统液力发电，1≤i≤N-1，产生电能；

S2、分析各个环节的功耗或能量的输入输出变化：

所述压缩环节中M级的空气压缩装置消耗的电能W^C为：

所述换热环节中换热器产生的热量W^q为：W^q＝Φ_cmaxε_c；

所述液力增压环节包括液泵增压，液泵消耗的电能W^p为：

所述液力发电环节中N级的液力发电系统的发电量W^g为：

其中，P_i^C,n表示第i级空气压缩装置的电功率，M表示空气压缩装置的级数，t_i表示第i级空气压缩装置的工作时间,Φ_cmax表示换热器理论上最大换热量,ε_c为换热器的效率，ρ为液体密度，g为重力系数，V表示气液混合容器内的循环液体体积，H_p为液泵对液体增加压强对应的扬程，η_wp表示液泵和其驱动电动机的综合效率，γ_i表示第i个气液混合容器内的循环液体体积与前i个储气容器气体体积的比值，前i个储气容器即高压储气容器和前i-1个气液混合容器，P_as0表示高压储气容器气体体积的压强值，P₀表示t时刻大气压，V_as0表示高压储气容器气体体积，N表示液力发电系统的级数，η_wg表示液力发电机组的整体效率，取决于原动机效率和发电机效率；

S3、对发电系统进行整体的效率定量分析：

发电系统的能量转换效率为：

发电系统电能到电能转换效率为：

发电系统电能到热能转换效率为：

其中，k表示是否考虑液泵的功率消耗，当k＝1时表示使用液泵来抽取液体储液，当k＝0表示依靠自流方式实现回流储液。

2.根据权利要求1所述的一种发电系统效率分析方法，其特征在于，步骤S2中所述W_gi为每级液力发电系统的发电量，也可表示为：

式中，Q_t(t)表示液力发电机组中原动机的体积流量，T_g表示发电时长，η_wg表示液力发电机组的整体效率，取决于原动机效率和发电机效率，P_a′_ir(t)表示t时刻气液混合容器中的气体压强与大气压强的差值。

3.根据权利要求1所述的一种发电系统效率分析方法，其特征在于，步骤S2中所述液泵消耗的电能W^p也可以表示为：

式中，T_p表示液泵抽取时长，η_{pump_motor}＝η_wp，p_as(t)表示气液混合容器中的气压值，p_atm为大气压强，Q_p(t)为液泵抽取的液体体积流量。