二氧化碳?jí)嚎s機(jī)在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2024-06-19 13:47:04 來(lái)源: 優(yōu)捷點(diǎn)擊量: 533

二氧化碳儲(chǔ)能（CCES）,，是一種氣液互轉(zhuǎn),、兩態(tài)協(xié)同儲(chǔ)能技術(shù),，其基本原理是在用電低谷期,，利用余電將常溫常壓的二氧化碳?xì)怏w壓縮為液體，并將壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱能儲(chǔ)存起來(lái),；在用電高峰期,，利用存儲(chǔ)的熱能加熱液態(tài)二氧化碳至氣態(tài)，驅(qū)動(dòng)透平發(fā)電,。
由于CO2在釋放儲(chǔ)存能量時(shí)膨脹速度較快,，因此與CAES（空氣儲(chǔ)能）系統(tǒng)相比CCES系統(tǒng)的響應(yīng)速度更快，通常其可用分鐘級(jí)來(lái)衡量,。同時(shí),，CCES系統(tǒng)規(guī)模可以為幾十千瓦到幾百兆瓦,，靈活性較高,。基于CCES系統(tǒng)響應(yīng)速度快,、靈活性高的特點(diǎn)通常適用于以下應(yīng)用場(chǎng)景,。
CCES系統(tǒng)主要由二氧化碳儲(chǔ)罐、壓縮機(jī),、透平,、蓄熱蓄冷子系統(tǒng)組成。二氧化碳?jí)嚎s機(jī)作為系統(tǒng)儲(chǔ)能階段中的關(guān)鍵設(shè)備,，其性能的優(yōu)劣直接影響著系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率,。其中活塞式壓縮機(jī)是應(yīng)用最廣泛的往復(fù)式壓縮機(jī),；對(duì)比各類(lèi)壓縮機(jī)的特點(diǎn)與適用范圍可得：活塞式壓縮機(jī)適用于高壓力,、中小流量以及較小排氣量的壓縮需求,。二氧化碳活塞式壓縮機(jī)因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,，更加適用于儲(chǔ)能系統(tǒng)和工業(yè)制冷,。
CCES系統(tǒng)中活塞式壓縮機(jī)存在的問(wèn)題及措施
針對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，對(duì)壓縮機(jī)效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要采用壓縮機(jī)的絕熱效率,。壓縮機(jī)作為CO2儲(chǔ)能系統(tǒng)中的重要部件之一,，其絕熱效率的大小直接影響著整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的循環(huán)效率。
壓力損失對(duì)絕熱效率有影響,。氣體在進(jìn)入或排出氣缸前后,，需經(jīng)過(guò)濾清器、氣閥,、冷卻器,、管道等一系列阻力元件，從而產(chǎn)生流動(dòng)阻力造成壓力損失,，其中產(chǎn)生的壓力損失以經(jīng)過(guò)氣閥阻力元件為主,。在氣體進(jìn)入和排出氣缸時(shí)，氣體需要克服氣閥彈簧力及閥片慣性力,，這會(huì)導(dǎo)致其實(shí)際進(jìn)出氣壓力分別低于和高于名義進(jìn)出氣壓力,。這種情況會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)實(shí)際指示功率變大，從而影響其絕熱效率,。
氣體泄漏對(duì)絕熱效率有影響,。進(jìn)、排氣閥密封不好,，活塞環(huán),、填函的密封性能不佳等都會(huì)引起氣缸內(nèi)氣體向外泄漏或由相鄰高壓級(jí)向低壓級(jí)氣缸泄露。由于氣體泄漏的影響,，壓縮機(jī)實(shí)際排出的氣體量減小,，氣缸利用率降低，功率損耗增加,，絕熱效率減小,。
措施：優(yōu)化進(jìn)、排氣管道與氣閥設(shè)計(jì),。在進(jìn),、排氣管道設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量使得管道內(nèi)壁光滑，同時(shí)保證壓縮機(jī)在工作時(shí)管道不曲折,，減少阻力損失,。在氣閥設(shè)計(jì)方面,，應(yīng)選擇合適的氣閥參數(shù)（氣閥升程、彈簧剛度,、氣閥質(zhì)量以及閥口面積等）與氣體力相匹配,。針對(duì)氣體泄漏問(wèn)題，可提高氣缸,、活塞環(huán)等元件的加工精度,，合理優(yōu)化活塞和缸體的幾何結(jié)構(gòu)，避免缸體和活塞間存在泄漏縫隙,。除此之外,，還應(yīng)采用多道活塞環(huán)以起到多次節(jié)流的作用，增強(qiáng)壓縮機(jī)的密封性,，減少泄漏,。
面對(duì)全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型壓力和大規(guī)模清潔物理儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的緊迫需求，二氧化碳儲(chǔ)能(CCES)技術(shù)是一種具備長(zhǎng)時(shí)間,、穩(wěn)定,、高效儲(chǔ)能特性且行業(yè)吸引性高的新型清潔物理儲(chǔ)能技術(shù)。隨著不斷研究與創(chuàng)新,，二氧化碳儲(chǔ)能必將朝著高性能,、低成本、規(guī)?；?、多應(yīng)用場(chǎng)景的方向發(fā)展，從而為未來(lái)以可再生能源為主的能源體系和多能源協(xié)同互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)提供重要解決方案,。
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