[发明专利]先进绝热压缩空气储能能量枢纽设备及其建模方法

说明书

本发明提供一种先进绝热压缩空气储能能量枢纽设备及其建模方法，能量枢纽设备包括：压缩机、透平机、换热器、储气罐、热负荷、电加热装置、热泵以及储热系统；其中，储热系统包括高温储热罐、低温储热罐以及常温储热罐；压缩侧换热器与储气罐的进口端相连，所述储气罐的出口端与透平侧换热器相连；高温储热罐的进口端分别与压缩侧换热器的出口端、电加热装置相连，高温储热罐的出口端分别与热负荷、透平侧换热器的进口端相连；低温储热罐的进口端与热泵相连，低温储热罐的出口端与热负荷相连；常温储热罐的进口端分别与热负荷、透平侧换热器的进口端相连，常温储热罐的出口端分别与热泵、电加热装置以及压缩侧换热器的进口端相连。

技术领域

本发明涉及能源技术领域，尤其涉及一种先进绝热压缩空气储能能量枢纽设备及其建模方法。

背景技术

目前，化石能源的日益消耗、与日俱增的环境问题以及日益突出的能源供需矛盾，都促使可多能联储、多能联供的综合能源系统成为能源结构发展的必然趋势。电能和热能作为日常生产、生活能耗的两种主要形式，已引起广泛研究。为使电、热之间实现协调耦合，充分发挥电热能源各自的优势，提高能源利用效率，热电综合能源系统也引起了广泛关注。

热电综合能源系统基于热电联产机组、电池储能和储热罐等基础设施，将电能和热能两种主要的能源消费形式耦合，可有效实现电热之间的灵活转换，有助于提高能源整体利用效率，降低能源供应成本。能量枢纽作为热电综合能源系统的核心，承担着热电联供联储的重要角色。同时，可再生能源发电的不断发展以及日益增大的负荷峰谷差都使得电力系统需要更多灵活调节资源来缓解不确定性以及提供调峰辅助。先进绝热压缩空气储能(Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage,简称AA-CAES)是大型清洁物理储能技术，天然具备热电联供联储特性，可作为能量枢纽接入热电综合能源系统。

现有技术中的先进绝热压缩空气储能能量枢纽(简称AA-CAES能量枢纽)通常采用双储热罐系统(高温和常温)，高温热能品位单一，鲜少考虑多种品位热能联合存储与热能梯级利用问题。

此外，在对先进绝热压缩空气储能能量枢纽进行建模时，现有技术中所创建的AA-CAES能量枢纽模型通常都包含复杂的非线性微分代数方程，不利于进一步用于研究AA-CAES优化调度问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的问题，本发明提供一种先进绝热压缩空气储能能量枢纽设备及其建模方法。

本发明提供一种先进绝热压缩空气储能能量枢纽设备，包括：压缩机、透平机、换热器、储气罐、热负荷、电加热装置、热泵以及储热系统；其中，所述储热系统包括高温储热罐、低温储热罐以及常温储热罐；

压缩侧换热器与储气罐的进口端相连，所述储气罐的出口端与透平侧换热器相连；其中，所述压缩侧换热器是与压缩机相连的换热器，所述透平侧换热器是与所述透平机相连的换热器；

所述高温储热罐的进口端分别与压缩侧换热器的出口端、所述电加热装置相连，所述高温储热罐的出口端分别与热负荷、透平侧换热器的进口端相连；

所述低温储热罐的进口端与热泵相连，所述低温储热罐的出口端与热负荷相连；

所述常温储热罐的进口端分别与热负荷、透平侧换热器的出口端相连，所述常温储热罐的出口端分别与热泵、电加热装置以及压缩侧换热器的进口端相连。

本发明还提供一种先进绝热压缩空气储能能量枢纽设备的建模方法，用于为所述的先进绝热压缩空气储能能量枢纽设备建立模型，方法包括：

根据先进绝热压缩空气储能能量枢纽设备的结构，确定先进绝热压缩空气储能能量枢纽设备模型中所包含的装置；

根据常温储热罐传热流体的输出流率、传热流体在压缩侧换热器内的温度变化情况以及压缩侧换热器内的温度变化情况，构建空气压缩过程的热能转换关系；