壓縮空氣儲能系統的案例
超大號電池——壓縮空氣儲能技術的“前世今生”
和一般熱力系統一樣，評價壓縮空氣儲能系統的重要指標之一為系統效率，是輸出能量和輸入能量的比值，其代表能量利用的熱力學完善程度，目前先進壓縮空氣儲能系統的理論計算效率可突破70%。另一個重要指標為能量密度，其為系統儲存的能量和儲存體積的比值，用于判斷系統是否能用較少的占地面積/體積產生較大的能量。除此之外，污染物和碳排放也是壓縮空氣儲能系統評價指標，基于此，目前發展了幾種零碳輸入的先進壓縮空氣儲能系統。
壓縮空氣儲能技術應用及發展現狀
壓縮空氣儲能技術是從上世紀50 年代發展起來的，目前世界上有兩個商業運行的壓縮空氣儲能電站，分別是德國的Huntorf電站、美國Mcintosh電站，它們均為帶有燃燒室和洞穴儲氣室的傳統壓縮空氣儲能系統。用電低谷時，多余的電帶動電動機和壓縮機將空氣壓入地下儲存室，用電高峰時，壓縮空氣進入燃燒室與燃料混合燃燒產生高溫高壓燃氣帶動膨脹機和發電機發電。
圖7 德國Huntorf電站
可以看出，傳統壓縮空氣儲能系統依賴于化石燃料和大型儲氣室，且系統效率較低（較高的美國Mcintosh電站能量效率約54%），其發展和應用受到限制。基于此，國內外學者在傳統壓縮空氣儲能的基礎上，通過采用優化熱力循環、改變工質或其狀態、與其他技術(包括儲能技術)互補等方法，開拓出了多種新型的壓縮空氣儲能技術，使其得到迅速發展，并得到產業界的廣泛關注。目前主要的壓縮空氣儲能技術包括：
蓄熱式壓縮空氣儲能系統（TS-CAES）
空氣壓縮過程會產生壓縮熱，在傳統壓縮空氣儲能中，這部分熱量通常被冷卻水帶走，最終耗散掉，而TS-CAES則將這部分熱量在儲能時儲存起來，而在釋能時用這部分熱量加熱膨脹機入口空氣，實現能量的回收利用，提高了系統效率。同時由于膨脹機前有壓縮熱的加熱，可以取消燃燒室，即該系統也擺脫了對化石燃料的依賴。
展開 哪種技術路線能支撐起長時儲能的大旗
2.2、壓縮空氣儲能：效率提升下，極具前景的大規模儲能技術
2.2.1、原理：依靠高壓氣體作為介質儲能
壓縮空氣儲能系統是一種能夠實現大容量、長時間電能儲蓄的電力儲能系統。通 過壓縮空氣存儲多余的電能，在需要時，將高壓氣體釋放到膨脹機做功發電。傳 統壓縮空氣儲能技術原理脫胎于燃氣輪機，其工作流程為：壓縮、儲存、加熱、 膨脹、冷卻。當前壓縮空氣技術以中溫蓄熱式壓縮空氣儲能為主。中溫技術將壓縮空氣加熱到 200-300℃，溫度越高，轉換效率就越高，最新壓縮空氣儲能的電轉換效率可以 達到 60-70%。但高溫對壓縮機等設備材料的要求更高，當前產業化方向以中溫 為主。
2.2.2、優劣勢：已擺脫地理約束，但當前效率相對較低
優勢 1：隨著技術的進步，可以通過儲氣罐的形式存儲壓縮氣體，從而擺脫了地 理約束，可以大規模上量。傳統的壓縮空氣儲能需要借助特定的地理條件建造大 型儲氣室，如巖石洞穴、鹽洞、廢棄礦井等，從而大大限制了壓縮空氣儲能系統 的應用范圍。當前隨著技術的進步，可以通過建設大型儲氣罐來進行存儲。優勢 2：單位成本相對較低。設備成本占系統成本的大部分，存在著隨著大規模 應用快速降本的可能。劣勢：整個系統的效率相對來說仍在較低的水平。當前涉及運行的項目效率在 50%-70%之間，較成熟的抽水蓄能的 76%左右還有一定的差距，這一定程度上 影響了整個項目的經濟性。
2.2.3、產業鏈：壓縮機、膨脹機為核心部件
壓縮機是壓縮空氣儲能系統中最核心的部件之一，其性能對整個系統起決定性影 響。大型壓縮空氣儲能電站的壓縮機多為軸流與離心壓縮機結合機組的結構，壓 縮機壓比需達到 40-80，甚至更高。根據美國電力研究協會報告，按 2002 年美 元計價下，Huntorf 電站裝配的壓縮機成本大約在 170 美元/KW。膨脹機同樣是壓縮空氣儲能系統中的核心部件。
展開 高速葉輪機械離心力失效分析UMAT技術
尤其在能源領域，火力發電所使用的汽輪機，壓縮空氣儲能系統的膨脹機都是的大尺寸的高速葉輪機組，負責幾百兆瓦的能量輸出。
東京工業大學開發碳-空氣電池 推動下一代儲能系統發展
這首次證明具有波多平衡的 CASB 系統，經過重復發電（10 次充放電循環）沒有退化，燃料電極沒有發生降解。
研究人員表示，與儲氫系統相比，預計CASB系統的尺寸更小，系統效率更高。這為開發緊湊高效的碳儲能系統奠定了基礎，再加上使用可再生能源，有助于實現無化石燃料未來。
-END-
六大儲能技術路線分析
儲能領域對能量密度要求不高，成本低、壽命長的磷酸鐵鋰電池更受青睞。
電池作為整個儲能系統中核心組成部分，成本占到整個儲能系統成本的50%，是儲能系統后續降本的重要渠道。2021年我國磷酸鐵鋰電池儲能中標價格大多集中在1.2-1.7元/Wh。而根據彭博新能源財經（BNEF）測算，2022年全球電化學儲能EPC成本約為261美元/kWh（折合人民幣約1.66元/Wh），預計2025年將降至203美元/kWh（折合人民幣約1.29元/Wh）。2021年以來大量EPC中標價格1.3-1.7元/kWh之間。
2021 年部分磷酸鐵鋰電池儲能電站 EPC 招標情況
03 壓縮空氣儲能
國內壓縮空氣儲能技術不斷進步，壓縮空氣儲能（CAES）、先進絕熱壓縮空氣儲能（AA-CAES）、超臨界壓縮空氣儲能系統（SC-CAES）、液態壓縮空氣（LAES）等都有研究覆蓋，500kW容量等級、1.5MW容量等級及10MW容量等級的壓縮空氣儲能示范工程均已建成。
國際上1978年建成德國漢特福海與1991年建成的美國阿拉巴馬商業化壓縮空氣儲能電站為商業化電站。國內陸續進行了壓縮空氣、超臨界壓縮空氣、液態壓縮空氣儲能項目的研發與建設。
其中張家口國際首套100MW先進壓縮空氣儲能示范項目于2021年底順利并網，整體研發進程及系統性能均處于國際領先水平。
海內外部分壓縮空氣項目情況
2022 年立項的大型空氣壓縮儲能項目
壓縮空氣儲能成本分析
系統效率的提升以及成本的下降，是壓縮空氣儲能商業化發展的基礎。
展開 2024青島國際光伏儲能展(儲能產品-儲能設備-儲能系統展會)
4.光伏工程及系統
◆光伏系統集成、太陽能空氣調節系統、農村光伏發電系統、太陽能檢測及控制系統、太陽能取暖系統工程、太陽能光伏工程程序控制和工程管理及軟件編制系統
5.太陽能與綠色建筑
◆太陽能熱利用、太陽能光伏、光熱發電、太陽能制冷系統及設備、太陽能燈具及建筑材料、LED 技術及產品、太陽能配件、綠色建筑節能產品、綠色新型建筑材料。
6.充換電及配套設備
◆充電樁、充電站、充電站配電設備、停車場充電設施及智能監控設備等；電動汽車儲充換電站、光儲充一體化解決方案等。
7. 風能風電及氫能源展區
展位收費標準
○ 國際標準展位3m×3m國內企業： RMB7800元/個； 國外企業: ＄1800元/個；
展位配置：楣板制作、一桌二椅，5A/220v電源插座一個，日光燈二支、地毯、保潔；展位高為2.5米
○ 豪華標準展位3m×3m國內企業： RMB9800元/個； 國外企業: ＄2800元/個；
注：雙開口展位加收10%開口費用
○ 室內光地（36㎡起租） 國內企業： RMB 800元/㎡；
注：特裝空地不提供任何展具設施，展館收取的特裝管理費、水電費由展商及其特裝承建商自理。
展開 斯柯達與IBG ?esko利用舊電池開發儲能系統 最高可儲能328 kWh
蓋世汽車訊 據外媒報道，大眾汽車集團子公司斯柯達汽車與捷克科技公司 IBG ?esko合作，使用電動汽車舊電池（second-life batteries）推出一種智能儲能系統。目前，該系統已部署于斯柯達各經銷商。
該系統使用的廢舊電池來源于純電動SUV斯柯達ENYAQ iV，以及插電式混動車SUPERB iV和OCTAVIA iV，并能持續發電。此外，該系統還可以使電動汽車充電快速靈活，使經銷商可將儲存電力用于展廳照明和車間空調。
（圖片來源：斯柯達）
據悉，該項目已在布拉格進行成功試點，斯柯達的簽約經銷商現已可使用該儲能裝置。截至目前，斯柯達已收到來自捷克、德國、荷蘭和斯洛伐克經銷商的160份預訂單。
若采用容量為13 kWh的插電式混動汽車SUPERB iV和OCTAVIA iV的電池，該儲能系統最多可容納20塊；若采用容量為82 kWh的純電動SUV ENYAQ iV的電池，該儲能系統最多可容納5塊。該系統的總容量最高可達328 kWh，可為傳輸功率達150千瓦的快速充電站供電。
該儲能系統可以臨時存儲斯柯達經銷商光伏系統產生的所有剩余綠色電力。無論天氣或當地電網的當前負載如何，這些電力都可以隨時以全傳輸功率使用。此外，該儲能系統可大可小，若需要，僅通過簡單幾步就可更換電池。未來將會打造4,000多個這樣的可持續動力裝置。
該儲能系統的核心是斯柯達ENYAQ iV或插電式混動車型SUPERB iV、OCTAVIA iV和OCTAVIA RS iV的電池。
展開 空氣壓縮機優化仿真 ￥300
1.疑問解答：
1）為什么整機仿真葉輪出口和單流道仿真葉輪出口總壓、總溫不一致
2）為什么整機仿真葉輪出口總溫總壓計算出來的效率比蝸殼出口總溫總壓計算出來的效率低，為什么整機仿真蝸殼出口總壓和總溫比葉輪出口總壓總溫高
3）仿真結果異常的原因是什么，如何去修正
2.簡單優化，額定點蝸殼出口整機效率提高到74%以上
儲能系統的“神經中樞”
一、從概念來看EMS和BMS哪里不一樣
EMS是儲能的能源管理系統，它一般是指針對鋰電池儲能電站推出的調控一體化能量管理系統，實現了實時監控、診斷預警、全景分析、高級控制功能，滿足運行監視全面化、安全分析智能化、全景分析動態化的需求，保證儲能電站安全、可靠、穩定運行。
EMS（Energy Management System，能量管理系統），是儲能系統的決策中樞，充當 “整個神經系統”的角色。能量管理系統包括電網級能量管理系統和微網級能量管理系統，儲能系統中提到的EMS一般指微電網級。
BMS是Battery Management System的縮寫，意思為電池管理系統。BMS作為電池管理的決策系統，我把它比喻為儲能系統的大腦，EMS一般作為儲能系統與更上一層（如電網）信息系統交互的樞紐。EMS能源管理系統適用于儲能站、微電網、新能源儲能一體化等類型項目的系統監控、功率控制及能量管理的監控系統，實現對儲能電站BMS和PCS的集中監控，統一操作、維護、檢修和管理，實現故障的快速切除、在負荷高峰時緩解電網壓力、降低電網運行成本、提高經濟效益。
儲能系統通過BMS參與對儲能電池的決策與管理，BMS擔任儲能系統中的感知角色，主要功能是監控電池儲能單元內各電池運行狀態，保障儲能單元安全運行。儲能系統通過EMS參與電網 調度、虛擬電廠調度、“源網荷儲”互動等。一個管儲能系統的“內政”，一個管儲能系統的“外交”。
二、EMS的架構和BMS的架構不同
EMS的架構主要包括設備層、通訊層、信息層和應用層。
展開 壓縮空氣中的氧含量檢測
壓縮空氣，即被外力壓縮的空氣。空氣具有可壓縮性，經空氣壓縮機做機械功使本身體積縮小、壓力提高后的空氣叫壓縮空氣。壓縮空氣是僅次于電力的第二大動力能源，又是具有多種用途的工藝氣源，其應用范圍遍及石油、化工、冶金、電力、機械、輕工、紡織、汽車制造、電子、食品、醫藥、生化、國防、科研等行業和部門。
空氣中的氧是人及萬物呼吸不可缺少的一部分，一般人的每次呼吸的空氣量約500ml,每人每天需吸入12m3左右的空氣。在生產生活中氧含量跑高是一個常見的而且危害性比較大的事故，它有多方面因素造成的，下面工采網小編和大家一起了解一下如何檢測壓縮空氣中的氧含量？
對于壓縮空氣中氧氣含量的測定可用銅氨溶液吸收法,也可采用順磁式分析儀、電化學式分析儀等儀器分析方法進行測定,儀器精度至少為士0.2%氧氣(絕對值)。
工采網提供的英國SST 螺紋式高溫氧化鋯氧氣傳感器(O2傳感器) - O2S-FR-T2-18C是氧化鋯氧氣傳感器，敏感元件是氧化鋯，采用兩個氧化鋯盤，在其中間是一個密封空間。其中一個盤起的功能是可逆氧氣泵，依次充滿樣品氣和抽空此小空間。另一個盤用于測量氧分壓差比率，得到相對應的傳感電壓。氧化鋯盤作為氧氣泵運行時，需要的700 °C的溫度由加熱元件產生(配套氧化鋯氧氣傳感器變送板O2I-FLEX-092可以提供加熱和線性模擬量輸出功能。)。氧氣泵使小空間范圍內達到額定的小值和大值壓力所花的時間和環境中氧分壓值具有對應關系。
展開 內外進化 儲能系統的N種“打法”
在儲能電柜模塊，寧德時代配備了首款長壽命高溫電芯，系統循環壽命可達15000次。在光儲變流器模塊，寧德時代為每一個組串式光儲變流器都配備了儲能電池，對光伏組件輸出功率進行實時調節。
寧德時代還首創本地能量管理系統（Local EMS），搭載于每一個組串式光儲變流器中，一方面可實時與上層管理系統通訊，另一方面可實時識別儲能電池能量分配需求，實現毫秒級響應，輸出功率“零”偏差。
另一個重磅玩家——天合儲能亦在此期間對外推出搭載高溫電池的無空調儲能系統。
天合儲能將圍繞高溫鋰電材料體系、系統結構、均溫控制重新設計。在電池開發上，天合儲能開發出耐高溫鋰電池；在系統方面，持續優化大型儲能的倉體結構，比如打造通風效果良好的全通暢系統。
寧德時代、天合儲能的無空調儲能系統，核心均在與電芯，試圖從電芯角度定義系統，為項目建設提供更具價值更安全的儲能產品，助力實現電力在發電側、電網側以及用戶側的穩定運行。
除了電芯材料變革外，亦有從結構尺寸來主導儲能系統進化。
該路線主要以比亞迪、蜂巢能源等為例，刀片工藝等亦將重新“定義”儲能系統。
5月24日，比亞迪推出首款集成刀片電池的儲能系統“比亞迪魔方”。
據悉，比亞迪魔方無模組、無PACK、直接集成到系統，可降低約36%的零部件數量，提升約98%的空間利用率，加大約30%的結構強度。同時，可通過靈活組合，適用于工商業儲能、電站級儲能等應用場景。
5月24日，蜂巢能源發布了儲能專用場景的系列短刀電池，包括L500型325Ah電力儲能專用電芯、L600型124Ah工商業儲能專用電芯、L600型168Ah家庭儲能專用電芯等系列產品。
展開 
往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮
參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
算例說明
本案例模擬了空氣由于活塞在矩形盒內的運動而受到絕熱壓縮，模型中上止點（TDC）對應于曲柄角為360°，活塞在到達TDC后向后移動。
計算域：10 m X 8 m
物質屬性：物質密度為理想氣體，粘度為1.7894e-5 kg/m-s
邊界條件：使用移動網格模擬活塞運動
網格劃分
采用三角形網格，網格數量為282
計算設置
本次計算為瞬態流動。
物質屬性
計算物質設置密度等參數
湍流模型
選擇為層流
動網格
（1）移動網格參數
激活In-Cylinder
（2）移動區域
設置活塞為剛性移動
設置氣缸壁為變形區域
邊界條件
各壁面為絕熱邊界
求解控制
（1）求解方法
（2）松弛因子
（3）時間步長設置
計算結果
計算域云圖展示
（1）壓力云圖
（2）溫度云圖
計算值與實驗值對比
（1）溫度隨時間變化數值對比
（2）壓力隨時間變化數值對比
參考文獻
L.D. Russell, G.A. Adebiyi, Classical Thermodynamics, Saunders College Publishing, Philadelphia, PA, 1993
展開 特斯拉的個人儲能系統Power wall
研究儲能系統，需要花很多時間。從技術、市場和未來的需求等方面，有很多持續的內容可以整理。
今天花一些時間來重點探討特斯拉個人儲能系統Power Wall。總體來看，特斯拉的Powerwall儲能系統在太陽能領域產生了巨大影響，推動家庭儲能成為一種主流選擇。
備注：看特斯拉的產品線，有點可以拿來和蘋果的產品線比較的。
一、Power Wall的歷史和規范
圖1 從Power Wall 1到Power Wall+
特斯拉發布了第一代 Powerwall，這種集成的儲能系統電池容量不算大，為 6.4kWh。
第二代 Powerwall 2 的存儲容量增加了一倍以上，并包括一個集成的電池充電器。
2021年5月特斯拉對這種產品進行了更新Powerwall+（plus），這套系統本身沒有改變，但是從Powerwall 2電池系統，集成了太陽能逆變器，使其成為一個完整的多合一太陽能存儲系統。
以下是系統的參數，我做了一些初步的整理和對比：
表1 Power Wall的基本參數和價格
圖2 第一代Power Wall的連接方式
圖3 第二代Power Wall連接方式
圖4 第三代Power Wall的連接方式
從一代到二代的迭代變化最大，這里有幾個內容：
（1）Tesla Powerwall 2 當時采取的也是完整液冷系統，來對家庭儲能系統進行熱管理，采用了一個完全密封的液體冷卻劑系統（包含2.3 升液體冷卻劑）。這其實具備了更高溫度運行的可能性，提高了整體的循環次數。這套熱管理系統其實和汽車的系統相似，可以具備加熱和冷卻的功能。
展開 高防護戶外儲能柜散熱系統優化設計
儲能作為智能電網的中間調節環節，可實現電網削峰填谷，提高電力設備的利用率和電網穩定性，保證電網的安全可靠。隨著儲能設備需求的旺盛，定制化的要求也越來越多。如何快速響應市場需求，以價格更低、性能更可靠的儲能設備提高市場的占有率越發顯得重要。目前，儲能市場的競爭日趨激烈，降本增效勢在必行。儲能設備散熱系統的合理化設計，仍是結構設計的核心技術難題。本文運用熱仿真軟件分析對比了散熱系統的3種送、回風方式的散熱效果，并通過
高溫箱模擬高、低溫進行熱測試，熱仿真
與熱測試相結合，以最快的速度、最低的成本實現散熱系統的優化設計。
1 高防護戶外儲能柜散熱系統優化設計及對比
本文所提及的產品是容量為100kW·h的高防護戶外儲能柜，其防護等級可達IP55。該柜創新地采用組合式散熱系統，其中對溫度和環境敏感度高的電池艙采用空調散熱系統，對溫度和環境敏感度低的配電艙采用風冷散熱系統。由于風冷散熱系統的設計較為成熟，且成本已壓縮到極限，因此此次組合式散熱系統的優化設計只針對電池艙的空調散熱系統進行。電池艙優化共設計出3種方案，通過熱仿真軟件Flotherm進行分析對比，擇優選用。
3種方案中電池艙的結構形式均相同，其中空調散熱系統所需制冷總量C的理論計算公式為:
式中:Ch為元器件發熱功耗，W；Cs為環境滲入(出)熱量，W；Cr為太陽輻射熱量，W。將Cs=117.2W、Cr=277.5W、Ch=1000W代入式(1)，得C=1394.7W，因此電池艙空調需選擇制冷量為1.5kW的工業空調。
展開 合成空氣壓縮機大修及檢修質量控制要點
2、機組主要檢修內容
2.1 合成空氣壓縮機主要存在的問題
目前，合成空氣壓縮機自2月緊急搶修，發現級間密封以及內部腔體之間密封損壞腐蝕嚴重，做臨時維修后開車至今，雖運行尚算平穩但不能達到設計的壓縮能力，影響了裝置長周期滿負荷正常生產。
2.2 機組主要檢修內容
本次檢修以更換壓縮機芯包檢修為主，主要包括以下檢修內容：
2.2.1 壓縮機部分
(1) 壓縮機整體更換轉子芯包
(2) 聯軸器更換國產化備件
(3) 聯軸器重新對中
(4) 干氣密封更換
2.2.2 機組輔助系統檢查、檢修
(1) 潤滑油系統：
潤滑油更換（根據油品分析報告），油路系統消漏，油過濾器更換，油泵入口濾網清理，油泵出口管路安全法校驗等；
油冷卻器應拆開封頭清洗循環水管程。
(2) 潤滑油、控制油管路儀表閥門、控制系統檢查、整定。
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