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 為助力中國(guó)儲(chǔ)能企業(yè)與國(guó)際接軌，同時(shí)致力于推動(dòng)中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)機(jī)制的建立，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能技術(shù)商業(yè)化，中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟舉辦的“儲(chǔ)能國(guó)際峰會(huì)暨展覽會(huì)2018(ESIE 2018)”于2018年4月2-4日在北京國(guó)家會(huì)議中心舉行。中科院工程熱物理研究所副所長(zhǎng)陳海生發(fā)表題為《壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)展》的演講，速記內(nèi)容如下：

我主要匯報(bào)以下壓縮空氣儲(chǔ)能方面的研究進(jìn)展，主要匯報(bào)四個(gè)方面的內(nèi)容，首先是背景。我們知道剛才同樣一個(gè)片子已經(jīng)給大家匯報(bào)儲(chǔ)能具有戰(zhàn)略需求，已經(jīng)影響到我們生活的方方面面，儲(chǔ)能無(wú)處不在，壓縮空氣儲(chǔ)能在所有的儲(chǔ)能技術(shù)當(dāng)中是一個(gè)儲(chǔ)能主要的發(fā)展方向，傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能在用電低谷的時(shí)候壓縮空氣，空氣通過(guò)壓縮器壓縮，在用電高峰的時(shí)候高壓空氣釋放，同燃料燃燒后法典，規(guī)模大，單位成本低，壽命長(zhǎng)，儲(chǔ)能周期不受限制，傳統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能存在三個(gè)缺點(diǎn)，一個(gè)依賴于大型的儲(chǔ)機(jī)洞穴，特別不適合中國(guó)這種缺油少氣的國(guó)家。第二個(gè)由于系統(tǒng)沒(méi)有優(yōu)化，系統(tǒng)效率比較低，特別率的和平電池性能比較低，我們總體的發(fā)展方向，所謂的先進(jìn)的壓縮空氣儲(chǔ)能，就是要解決這三個(gè)問(wèn)題，一個(gè)在采用的壓縮、膨脹、儲(chǔ)冷儲(chǔ)熱等等。利用高壓存儲(chǔ)替代儲(chǔ)機(jī)洞穴。

但是，在過(guò)程當(dāng)中，我們也發(fā)現(xiàn)了壓縮空氣儲(chǔ)能有很多的科學(xué)問(wèn)題，解決這個(gè)問(wèn)題，首先它的過(guò)程比較復(fù)雜，第二個(gè)它的壓縮機(jī)膨脹機(jī)內(nèi)部流動(dòng)非常復(fù)雜，要研究它的內(nèi)部流動(dòng)和損失機(jī)理。第三個(gè)儲(chǔ)冷儲(chǔ)熱和換熱比較復(fù)雜，研究他的流動(dòng)、傳熱和儲(chǔ)熱的特性和機(jī)理。我們?cè)谶^(guò)去將近15年，16年的時(shí)間一直致力于這方面的研究。首先系統(tǒng)，我們可以看到，它的系統(tǒng)非常復(fù)雜，傳統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)并不形成封閉的系統(tǒng)的熱力循環(huán)，因此和傳統(tǒng)的系統(tǒng)不一樣。第二，它是一個(gè)多個(gè)壓縮膨脹，儲(chǔ)冷儲(chǔ)熱，整個(gè)系統(tǒng)非線性耦合。第三個(gè)非穩(wěn)態(tài)的運(yùn)行，因此迫切需要解決它的問(wèn)題。主要我們總體的思路，首先是建立針對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能的熱力學(xué)的分析方法，在此基礎(chǔ)上研究他的能量傳遞和耦合機(jī)理，再研究它的動(dòng)態(tài)的特性按，還有額定狀態(tài)和非額定狀態(tài)電工況運(yùn)行策略。

首先我們研發(fā)了一種方法，主要針對(duì)儲(chǔ)熱，儲(chǔ)冷，建立新方法，通過(guò)它詳細(xì)的研究了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的過(guò)程，并得到損失的機(jī)理，它的壓縮黑線的過(guò)程當(dāng)中如果越接近，說(shuō)明系統(tǒng)效率越高。在此基礎(chǔ)上我們得到了它的系統(tǒng)損失效率的關(guān)系式，并做出了涌流圖，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了優(yōu)化，這是我們優(yōu)化前后使系統(tǒng)效率可以提高9.2個(gè)百分點(diǎn)，我們開(kāi)展了動(dòng)態(tài)壓縮空氣儲(chǔ)能，他運(yùn)行工況主要考慮他的容腔效應(yīng)，我們研究了壓縮、存儲(chǔ)，能量輸出、輸入，整個(gè)過(guò)程的損失機(jī)理，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步優(yōu)化壓縮空氣儲(chǔ)能的系統(tǒng)。第二個(gè)壓縮空氣儲(chǔ)能，壓縮機(jī)和膨脹機(jī)內(nèi)部壓力非常高，比傳統(tǒng)的高壓，牽扯到多級(jí)變工況，和流動(dòng)和耦合，這是壓縮空氣儲(chǔ)能的工作范圍，可以看到它的工作范圍不同，帶來(lái)了高壓，多級(jí)等等方面的挑戰(zhàn)。我們總體思路先研究單級(jí)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部的流動(dòng)，第二個(gè)研究單級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，后多級(jí)，循序漸進(jìn)，一步一步的開(kāi)展研究，首先研究壓縮機(jī)膨脹機(jī)，從低復(fù)合到中等復(fù)合一直到高復(fù)合整個(gè)內(nèi)部的流動(dòng)，漩渦結(jié)構(gòu)，損失機(jī)理，或者通道漩渦，間隙渦，或者流動(dòng)的機(jī)理，在此基礎(chǔ)上得到他損失的機(jī)理，在此基礎(chǔ)上研究單級(jí)動(dòng)頁(yè)和靜頁(yè)之間的相互作用，或者他的損失的特性，并研究不同的額定工況和大流量小流量的情況下內(nèi)部流動(dòng)和損失機(jī)理，為我們進(jìn)一步優(yōu)化他的變工況性提供了基礎(chǔ)。有研究了多級(jí)的壓縮機(jī)，膨脹機(jī)以及換熱器，利用多孔介質(zhì)研究他的換熱器，研究流動(dòng)和換熱之間相互的影響和多級(jí)匹配，為我們下一步提率和改進(jìn)能夠提供基礎(chǔ)。

在機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，將機(jī)理研究基礎(chǔ)融入整個(gè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，獲得他的設(shè)計(jì)和結(jié)果。第三個(gè)科學(xué)問(wèn)題，流動(dòng)和傳熱和儲(chǔ)熱的特性，壓縮空氣儲(chǔ)能牽扯到一個(gè)壓力很高，高壓，低溫，甚至超臨界的狀態(tài)，流動(dòng)特性變化非常大，系統(tǒng)研究難度很大。另外流動(dòng)和傳熱相互耦合。還有長(zhǎng)期工作在非穩(wěn)定的狀態(tài)對(duì)我們的研究提出很高的要求，我們的總體思路研究蓄熱和傳導(dǎo)介質(zhì)本身的特性，超臨界特性，高壓特性，低壓特性，第二研究傳熱介質(zhì)和徐蓄熱介質(zhì)內(nèi)在機(jī)理，在此基礎(chǔ)上研究宏觀的動(dòng)態(tài)特性。

首先我們研究了自由流動(dòng)情況下，從空氣流過(guò)它的蓄熱介質(zhì)，獲得它的不同流向，不同壓力的情況下，我們發(fā)現(xiàn)高壓的情況下原來(lái)的強(qiáng)制對(duì)流有可能變成混合對(duì)流，但是壓力對(duì)它的影響非常大。

我們又研究了相互的作用，測(cè)量了表面和內(nèi)部的流動(dòng)還有溫度的特性，得出了換熱系數(shù)的特征關(guān)系式，并用于指導(dǎo)我們的設(shè)計(jì)，研究了系統(tǒng)。為我們下一步進(jìn)一步的優(yōu)化提供了基礎(chǔ)和指導(dǎo)。

在此基礎(chǔ)上，我們?cè)诨�礎(chǔ)研究的基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)研究的成果納入整個(gè)設(shè)計(jì)體系，設(shè)計(jì)軟件、實(shí)驗(yàn)、測(cè)量以及部件的性能實(shí)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，體系里面，建成了壓縮空氣儲(chǔ)能的關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)平臺(tái)和設(shè)計(jì)體系。我們?cè)诖嘶�礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)的集成和示范，主要是在2013年我們完成了1.5兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的示范，系統(tǒng)效率達(dá)到51%，這個(gè)已經(jīng)完成了4000多個(gè)小時(shí)，各種各樣的實(shí)驗(yàn)，這是我們的情況，這是在廊坊的情況。還有我們?cè)?016年完成了10兆瓦的示范，這個(gè)是在貴州，我們的壓縮機(jī)，這是膨脹機(jī)的情況，這是系統(tǒng)的廠房，系統(tǒng)效率達(dá)到60%左右，已經(jīng)完成了一千個(gè)小時(shí)，這個(gè)也得到了中科院以及企業(yè)的支持，目前正在開(kāi)展這方面的工作。

主要是把壓縮空氣儲(chǔ)能，把系統(tǒng)的規(guī)模進(jìn)一步做大，成本降低30%，效率提高10%。壓縮空氣儲(chǔ)能目前的情況，效率可以做到50%，一兆瓦的情況可以做到50到55，10兆瓦可以做到60左右，百趙兆瓦我們希望能夠做到65%到70%。后感謝科技部，牛頓基金等等對(duì)我們項(xiàng)目的支持。謝謝大家!

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