文˙章˙信˙息
开发单位：山西大学 郑立兴
文章名称：Xiaojun Xue, Sijia Li, et al., Performance analysis of a compressed air energy storage incorporated with a biomass power generation system, Applied Thermal Engineering, 2024.
技术突破：本研究提出一种整合压缩空气储能系统与生物质发电系统的设计方案。结果表明：压缩空气储能子系统的能量转换效率为84.90%，储能密度为15.91 MJ/m3；压缩空气储能子系统的㶲效率为80.46%，表明系统集成可以降低㶲损失。系统集成还具有良好的经济性能，是一种清洁、低排放的能源转换技术。
应用价值：本文在压缩空气储能系统和生物质发电系统的基础上，提出了一种新型的耦合系统。本研究为通过系统集成提高压缩空气储能性能提供了新的选择。
CAES因其卓越的可靠性、工期短、对环境影响小、经济可行性好等优点，被认为是一种很有前景的机电一体化技术。目前CAES电厂存在系统效率低、消耗化石燃料、依赖大型储气室等问题。为了有效提高CAES系统的性能，研究人员提出将CAES系统与多种能源系统耦合，并进行了广泛的研究。研究表明，系统集成对于提高CAES系统的性能具有很大的潜力。近年来，生物质因其广泛的分布、丰富的储量和可利用性以及实现零碳排放的能力而被视为一种稳定的绿色能源。生物质气化发电是将生物质转化为可燃气体，然后利用可燃气体发电。生物质气化发电系统具有燃气和蒸汽两种循环，是与CAES系统集成的良好选择。然而，针对大容量、高参数压缩空气储能系统与生物质发电系统燃气-蒸汽联合循环耦合的研究较少。针对上述特点，山西大学研究人员提出了一种将CAES系统与生物质气化发电系统集成的设计方案。原理图如图1所示。在储能过程中，利用生物质发电系统的给水来降低高温压缩空气。在释放能量的过程中，利用生物质发电系统中的高温烟气对压缩空气进行加热，提高了膨胀机的输出能力。末级膨胀机排出的压缩空气进入生物质发电系统的燃烧室，同时降低了压缩机在燃气循环中的耗电量，提高了系统的发电量。本文在压缩空气储能系统和生物质发电系统的基础上，提出了一种新型的耦合系统。对耦合系统进行了能量分析、㶲分析、经济分析、环境分析和灵敏度分析。结果表明:系统集成后，压缩空气储能子系统的往返效率为84.90%，储能密度为15.91 MJ/m3；压缩空气储能子系统的㶲效率为80.46%，比参考压缩空气储能系统的63.76%提高了16.70%。该系统集成还具有良好的经济性和清洁低排放的能源转换技术。（编译：张思齐，张新敬 INESA）
图1 与生物质发电系统相结合的压缩空气储能示意图
来源：国际储能技术与产业联盟
