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陈海生、李泓等最新撰文:2022年中国储能技术研究进展!
来源: | 作者:admin | 发布时间: 2023-05-31 | 335 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:

在多重物连续高效和快速传动技术方面,实现重物传动的自动化连续高效传动是研究热点。中国科学院电工研究所提出了在垂直式重力储能系统中利用卷扬提升机-自动吊具-轨道平车实现重物在水平方向和垂直方向自动接驳传动的技术方案,研究了重物的位置、速度和加速度测量方法,建立了垂直式重力储能实验平台,初步验证了技术可行性;国网电力科学研究院、河北燊能产业集团分别提出了基于传动链的斜坡式重力储能技术方案,通过多个重物分载和接力实现重物的连续传动,并建立了斜坡式重力储能实验平台,初步验证了技术可行性。

在储能系统并网技术和功率平滑技术方面,中国科学院电工研究所提出了利用飞轮储能对重力储能功率间歇进行补偿的技术方案,通过系统仿真验证了技术的可行性;在多机系统协调控制技术方面,华北电力大学提出了基于延时时间-响应时间和延时时间-峰值功率耦合关系的斜坡式重力储能系统多机组快速起动控制策略,旨在多机组并网后实现快速响应的同时兼顾小功率冲击。

2022年,重力储能系统的集成示范方面也取得了一定进展。中国科学院电工研究所完成了基于竖井的10 kW级垂直式重力储能原理验证样机。河北燊能产业集团完成基于山体斜坡的10 kW级重力储能原理验证样机。此外,中国天楹公司在江苏如东正在开展基于地面构筑物(147 m高差)的25 MW/100 MWh垂直式矩阵型重力储能示范项目建设。国内一些电网、发电和矿业相关企业也在积极谋划重力储能示范项目的开发。

10.2 热泵储电

热泵储电技术(pumped thermal electricity storage,PTES)是基于热力学循环和热能存储技术的一种新型长时储电技术,具有能量密度高、成本低、适用于大规模等特点,极具发展潜力与前景。目前,我国的热泵储电技术尚处于基础研究和关键技术研发阶段。

在系统设计方面,Wang等根据热泵储电系统和液态空气储能系统在冷能方面“时空互补、温度对应”的特性,提出新型热泵空气储能系统,将系统储能密度提高至107.6 kWh/m3。Xue等提出了采用相变储热填充床的回热式PTES系统,并对其热力学特性和瞬态行为进行了探究。Pang等将热化学储能技术和PTES系统耦合,揭示了采用Ca(OH)2/CaO工质对系统内部的㶲流特征。Sun等对以SCO2为工质的PTES系统进行了热力学设计和优化以及一系列针对性的结构改进,例如回热结构设计、取消低温储热以及再压缩等。

在系统优化设计和经济性分析方面,Zhang等针对全球范围内用电峰谷时段变化大的问题,对不同储/释时间比的PTES系统进行了多维、跨尺度设计参数优化,可得到高至70.97%的往返效率和低至0.19 $/kWh的平准化存储成本。Zhao等对采用显热储热的几种PTES系统进行了热经济性分析和优化。以CO2为工质,Therminol VP-1为储热材料的跨临界朗肯PTES系统可以获得最高往返效率68%,最低功率和能量投资成本分别为3790 $/kW和396 $/kWh。Liu等对基于有机朗肯循环和蒸气压缩热泵的回热式PTES系统进行了经济性、能量分析和㶲分析,可以得到0.3 $/kWh的平准化存储成本。席奂团队针对朗肯循环PTES系统进行了系统参数设计优化以及经济性分析工作,系统㶲效率约为20%。Zhang等基于有限时间热力学模型推导了PTES和PCES系统在全过程生态优化下的最优往返效率,探究了储释电时间比对工质温度、输出功率和最优效率的影响,并确定了优化效率的上下限和最优区域。

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