壓縮空氣儲(chǔ)能優(yōu)化分析及在低溫余熱中的應(yīng)用

　　由于智能(intelligence)化電網(wǎng)以及新能源（解釋:向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì))存儲(chǔ)方面的需求(demand)越來越大，儲(chǔ)能顯得尤為重要。昆山空壓機(jī)維修是更換全部磨損的零件，空壓機(jī)轉(zhuǎn)1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機(jī)，檢查壓縮機(jī)所有部件，排除壓縮機(jī)所有故障。儲(chǔ)能主要分為化學(xué)儲(chǔ)能、核物理儲(chǔ)能兩大類，現(xiàn)階段在各種儲(chǔ)能中化學(xué)電池（Battery）儲(chǔ)能和抽水蓄能占據(jù)主流地位，但是由于其自身和環(huán)境限制（limit），發(fā)展受到較大影響。其余儲(chǔ)能，僅有壓縮空氣儲(chǔ)能成熟度較高。
　　且壓縮空氣儲(chǔ)能可操作性強(qiáng)，儲(chǔ)容量巨大，環(huán)保，不受地形限制，介質(zhì)安全易獲得是極具潛力的儲(chǔ)能方式之一
　　1壓縮空氣儲(chǔ)能流程(liú chéng)優(yōu)化（optimalize）分析壓縮空氣儲(chǔ)能基于空氣介質(zhì)壓縮和膨脹時(shí)需要吸收和釋放能量的原理，使用相應(yīng)設(shè)備對(duì)能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)，其整個(gè)流程是一個(gè)熱力學(xué)過程(guò chéng)。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)冷卻水通過管道進(jìn)入空壓機(jī)中間冷卻器對(duì)一級(jí)壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對(duì)排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過主電機(jī)上部的兩組換熱器冷卻電機(jī)繞組，還有一路對(duì)油冷卻器進(jìn)行冷卻。壓縮空氣儲(chǔ)能整個(gè)流程不是唯一的，不同的循環(huán)（continue)流程其儲(chǔ)能效率區(qū)別很大。以下從熱力學(xué)過程對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能流程進(jìn)行優(yōu)化。
　　a1e4循環(huán)：包含al等溫壓縮過程，1e等壓膨脹(inflate)過程，e4等溫膨脹過程；a3ef循環(huán)：a3絕熱壓縮過程，3e等壓膨脹過程，ef絕熱膨脹過程；abcdef循環(huán)：ab級(jí)絕熱壓縮，bc等壓降溫，cd二級(jí)絕熱壓縮，de等壓加熱(heating)膨脹過程，ef為絕熱膨脹過程；溫e4為等溫膨脹，45為絕熱膨脹
　　壓縮儲(chǔ)能流程獲得能量大小與其曲線（Curve）所包絡(luò)的面積一致。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)冷卻水通過管道進(jìn)入空壓機(jī)中間冷卻器對(duì)一級(jí)壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對(duì)排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過主電機(jī)上部的兩組換熱器冷卻電機(jī)繞組，還有一路對(duì)油冷卻器進(jìn)行冷卻。其中，a1e4循環(huán)（continue)儲(chǔ)存能量最多。分析可知，壓縮階段等溫壓縮是最高效的，但實(shí)際應(yīng)用中的壓縮保持恒溫(constant)不可能（maybe)。所以采用多級(jí)絕熱壓縮加等壓降溫方法(method)趨近等溫壓縮。實(shí)際中選取兩到三級(jí)來進(jìn)行空氣(Basin air)的壓縮。而1e為等壓膨脹，可以充分利用其他熱量(Heat)源為壓縮空氣賦予能量，增大膨脹初始能量。膨脹做功階段，從可知，等溫膨脹獲得能量最高，因此可以充分利用已有的廢棄熱量，保證膨脹近似等溫膨脹。綜合分析(aggregate analysis)可知，壓縮空氣儲(chǔ)能流以等溫和近似等溫壓縮膨脹作為存儲(chǔ)和做功手段，在過程(guò chéng)中盡量使用低品位的熱量，這樣才能獲得最大的儲(chǔ)能效率。
　　根據(jù)以上的理論分析(Analyse)可知，最優(yōu)的壓縮空氣儲(chǔ)能流程是等溫壓縮和等溫膨脹(inflate)，所以最優(yōu)流程是abcde45：a
　　B、cd絕熱壓縮(compression)，bc等壓降溫de等壓升溫e4等溫膨脹(inflate)，45絕熱膨脹。
　　2壓縮空氣儲(chǔ)能在超低溫余熱上的應(yīng)用目前，我國(guó)的能源（解釋:向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì))利用率不高，各行業(yè)(industry)的余熱總資源約占其燃料(fuel)消耗總量的17%到67%，可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60%.而其中溫度（temperature)在200C左右的低溫?zé)嵩此急壤^大現(xiàn)階段使用(use)的余熱利用系統(tǒng)(system)，主流技術(shù)為第三代余熱利用系統(tǒng)，主要是對(duì)180500C高溫(high temperature)和330380C中溫余熱的利用，對(duì)于200C左右的超低溫余熱資源來說，利用效率將會(huì)大打折(Discount)扣。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)冷卻水通過管道進(jìn)入空壓機(jī)中間冷卻器對(duì)一級(jí)壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對(duì)排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過主電機(jī)上部的兩組換熱器冷卻電機(jī)繞組，還有一路對(duì)油冷卻器進(jìn)行冷卻。而壓縮空氣用于余熱利用將會(huì)取得較好的效果。
　　以壓縮空氣(Basin air)儲(chǔ)能最優(yōu)流程(liú chéng)abcde45為余熱利用的熱力學(xué)循環(huán)流程，其余熱的利用主要集中在膨脹前的等壓加熱階段，此時(shí)壓縮空氣處于高壓低溫狀態(tài)，經(jīng)過設(shè)備熱量轉(zhuǎn)換，余熱熱量賦予(entrust to)壓縮空氣，使壓縮空氣的膨脹初始能量更高，從而提高發(fā)電量，以達(dá)到余熱資源利用的目的。其效率計(jì)算如下：n執(zhí)= W絕熱+W等壓+W Q吸n熱一熱利用效率；W-絕熱膨脹釋放的功，W等壓等壓膨脹釋放的功，W壓縮多級(jí)壓縮消耗（consume)的功，Q吸i等壓膨脹階段從系統(tǒng)外吸收的熱量，假設(shè)其壓縮達(dá)到的最高壓力依次從大氣壓開始直至3Mpa，通過(tōng guò)公由可知，針對(duì)200C低溫余熱，提高熱利用效率并不是最終壓力越高越好，其趨勢(shì)是先增后減，所以一定余熱溫度有一個(gè)合理的最高膨脹壓力點(diǎn)，因此需要不斷優(yōu)化。中200C低品位熱源，熱能的利用率(availability)最大為453%，相對(duì)于目前僅有13%~25%的余熱利用率來說是很高的另外，空氣壓縮技術(shù)技術(shù)也取得了極大發(fā)展，美國(guó)SustahX已成功解決了等溫壓縮的問題，壓縮和膨脹的效率將會(huì)極大提高。
　　壓縮空氣(Basin air)儲(chǔ)能的儲(chǔ)能效率(efficiency)由于熱利用不同而不同，所以在其儲(chǔ)能過程(guò chéng)中要不僅要從設(shè)備制造等方面著手，還要考慮其循環(huán)流程(liú chéng)優(yōu)化。
　　壓縮空氣儲(chǔ)能可以創(chuàng)新的與余熱利用相結(jié)合，利用其介質(zhì)(起決定作用的物質(zhì))特性和能量?jī)?chǔ)放原理(yuán lǐ)捕獲(catch)更低品味余熱資源，提高余熱利用率。
　　徐玉杰等。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)是回轉(zhuǎn)式連續(xù)氣流壓縮機(jī)，在其中高速旋轉(zhuǎn)的葉片使通過它的氣體加速，從而將速度能轉(zhuǎn)化為壓力。這種轉(zhuǎn)化部分發(fā)生在旋轉(zhuǎn)葉片上，部分發(fā)生在固定的擴(kuò)壓器或回流器擋板上。風(fēng)光互補(bǔ)的壓縮(compression)空氣儲(chǔ)能與發(fā)電一體化系統(tǒng)特性分析M.中國(guó)馬達(dá)工程學(xué)報(bào)，2012.吳國(guó)芳，陸雷。純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱效率(efficiency)及火用效率。新世紀(jì)水泥導(dǎo)