利用ORC-VCR回收压缩热的预冷式CAES系统性能分析

作者：张留淦; 周颖驰; 孙文兵; 叶楷; 陈龙祥

来源：储能科学与技术, 2024, 13(02): 611-622.

DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0574

• 压缩空气储能
• 有机朗肯循环
• 蒸汽压缩制冷
• 热力学分析
• 经济性分析

常规非绝热压缩空气储能（D-CAES）系统的储能过程通常采用四级以上的压缩机组以减少空气压缩功的消耗，导致产生大量的低品位压缩热直接排放到环境中，能源浪费严重。针对这一问题，本工作提出了一种采用有机朗肯循环-蒸汽压缩制冷（ORC-VCR）回收压缩热的预冷式CAES系统（ORC-VCR-CAES），通过回收空气压缩阶段压缩机产生的压缩热来对压缩机入口空气进行预冷，可以进一步降低空气压缩功的消耗，提高系统的循环效率。对ORC-VCR-CAES耦合系统进行了热力学分析和经济性分析。结果表明，不同ORC-VCR循环工质对系统性能的影响较大，采用R152a作为循环工质的ORC-VCR-CAES系统综合性能最佳。其系统循环效率可达64.15%，比常规D-CAES系统提高了5.94%；在考虑外部废热能量输入时，ORC-VCR-CAES系统(火用)效率为51.90%，比常规D-CAES系统提高了4.81%。通过压缩热的回收有效减少了冷却器的(火用)损失，但压缩机组的(火用)损失仍然较大，是系统进一步优化的关键部件；经济性分析表明，当峰谷电价为1.26元和0.30元时，ORC-VCR-CAES系统的项目净现值相比于常规D-CAES系统可增加12.48%，且峰谷电价差越小，ORC-VCRCAES相比于常规D-CAES系统的项目净现值增加百分比越高。

• 单位
  福建省鸿山热电有限责任公司; 福建农林大学; 机电工程学院; 中国科学院大学; 中国科学院福建物质结构研究所