中型和长期储能系统有望在朝着由可再生能源提供动力的电网的过渡中起关键作用。ACAE是一种有前途的解决方案,能够分别处理数百个MW和MWH的功率和能量等级。ACAE的一个挑战是在随着空气储存的压力发生变化时,在系统中遇到的条件范围内实现了压缩机中所需的高效操作。在本文中,设计了面向应用程序的轴向流压缩机,旨在在整个操作范围内有效地操作,同时还将性能预测与实用的压缩机几何形状相关联。已经实现了基于Inviscid的两步设计方法,已实现了轴对称流条件,导致流track,叶片行几何形状和压缩机性能图。压缩机模型被整合到ACAES模型中,包括两个压缩线轴,两个具有预热的膨胀阶段,恒定体积的高压存储在5.5至7.7 MPa之间以及两个独立的热量储能单元。现有的ACAE文献要么忽略瞬态外部设计操作或使用通用数值相关性(与特定几何相关),但本文的关键新颖性是将涡轮机械设计详细的设计方法应用于ACAE。最后,建议对其他组件进行类似的审查(即扩展器,热交换器和TES单位),请记住ACAE的独特操作要求。结果表明,设计的压缩机需要在两个线轴上进行33个阶段,并且能够在存储压力范围内有效地操作,这表明,如果将面向应用的设计程序应用于压缩机,则不会阻止ACAES达到70%的圆形效率,从而输出35MW的35MW,以达到约15 h。重要的是,通过减少中冷器的数量来满足在较高温度下保存热量的特定ACAE要求。这项工作是消除普遍误解的重要一步,即可以在典型的ACAE设计中轻松地使用现成的组件。
本文比较了径向和轴向流填充床的净系统效率,包括热效率和压力下降效应,用于热能储存。传统的包装床系统是圆柱形几何形状,其中流体从一端流向另一端。然而,热分层和高压下降的问题导致了最近对径向流动系统的研究。一个潜在的好处是径向流量系统中的压降降低。本文使用数值模型比较了长宽比(ar = h / d床)的径向流量和轴向流量系统的性能(ar = h / d床)从0.21到1.92,在所有情况下,存储量保持恒定。当径向流床处于较低的长宽比(短/宽)时,将改善热锋,但压降很高。在高纵横比下,径向流动的速度降低,导致压降降低,但在热锋中的扩展增加,从而降低了热效率。相反的趋势在轴向流中注明。的热效率为83-91%,径向流量为83-94%,轴向流量为85-94%。净效率在内,包括压力下降的范围为74-82%,轴向流量为80-87%。在两个系统中,峰值效率均在最高和最低的纵横比之间。虽然某些具有径向流量的长宽比从净效率的角度胜过轴向流量,但结果表明,轴向流的最高净效率高于径向流量的轴向流量。总体而言,本文强调了创新TES设计的重要性及其提高能源效率的潜力。