一种用于压缩空气储能系统测量与性能分析系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于压缩空气储能系统测量与性能分析系统，其特征在于，所述系统包括：压缩空气储能子系统、多因素扰动量测控子系统、储气室实时传热量测量子系统和动态特性及性能分析子系统。本发明专利技术能够在不同充气流量、放气流量、最大储气压力、外界环境温度、储气室表面风速、储气室表面空气湿度、表面脏污程度条件下，对压缩空气储能系统中的储气室进行实时传热量的监测与分析，准确掌握压缩空气储能系统的动态运行特性并对其运行性能进行动态评估与分析。

【技术实现步骤摘要】
一种用于压缩空气储能系统测量与性能分析系统
本专利技术涉及热工检测
，特别是涉及一种用于压缩空气储能系统测量与性能分析系统。
技术介绍
当前我国能源结构正在发生重大转变，可再生能源(太阳能、风能等)发电在总的电力能源供应中占的比例越来越大。可再生能源发电大多具有间歇性且不能稳定供应的缺点，因此发展电力储能技术是解决目前可再生能源发电大规模利用瓶颈问题的有效方案。压缩空气储能技术是一种能够实现大规模电力储能的技术，凭借其储能效率高、储能成本低等优点在电力存储领域中得到了广泛关注。影响压缩空气储能系统全工况运行特性的因素有很多。其中，储气室与环境之间的实时传热量对压缩空气储能系统动态运行性能的影响尤为突出。在压缩空气储能系统运行过程中，储气室内部压缩空气的温度和压力都会随着充、放气过程及充放气间歇的气体保存过程不断变化，其变化幅度不仅与储气室的充放气流量、储气室的容量、储气室壁面材质的传热特性等因素有关，还与储气室的类型及储气室所处外界环境因素的影响有关。因此，储气室内部压缩空气的温度和压力变化情况受到储气室外部环境、内部压缩空气流动状态及储气室自身特性的共同影响，并且上述变化也会直接影响压缩空气储能系统的动态运行特性及运行性能。目前使用传统方法无法准确分析多重因素影响下的压缩空气储能系统的动态性能。基于上述原因，为达到准确的预测储气室内部压缩空气的温度和压力，防止储气室超温、超压，保障系统安全、高效、经济运行，有必要建立相关实验性能测量与分析系统，监测、分析多重因素影响下压缩空气储能系统的关键指标并进行性能分析。上述系统的建立对准确掌握压缩空气储能系统的运行特性保证系统的安全经济运行具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于压缩空气储能系统测量与性能分析系统，在不同充气流量、放气流量、最大储气压力、外界环境温度、储气室表面风速、储气室表面空气湿度、表面脏污程度条件下，对压缩空气储能系统中的储气室进行实时传热量的监测与分析，准确掌握压缩空气储能系统的动态运行特性并对其运行性能进行动态评估与分析。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种用于压缩空气储能系统测量与性能分析系统，所述系统包括：压缩空气储能子系统、多因素扰动量测控子系统、储气室实时传热量测量子系统和动态特性及性能分析子系统；所述储气室实时传热量测量子系统用于测量所述压缩空气储能子系统中的储气室的实时传热量并将实时传热量测量参数发送到所述动态特性及性能分析子系统；所述多因素扰动量测控子系统用于模拟并测量不同气象条件下的所述压缩空气储能子系统所处的外部环境参数扰动并将所述外部环境参数扰动送到所述动态特性及性能分析子系统；所述动态特性及性能分析子系统根据所述传热量测量参数和所述外部环境参数扰动计算和分析压缩空气储能子系统的动态性能指标。可选的，所述压缩空气储能子系统包括：电动机、压气机、储气室、燃烧室和透平，电动机与压气机同轴连接，压气机出口通过管道与储气室入口连接，储气室出口通过管道与燃烧室入口连接，燃烧室出口通过管道与透平入口连接，透平与电动机同轴连接。可选的，所述压缩空气储能子系统包括：电动机、压气机、储热装置、储气室和透平，电动机与压气机同轴连接，压气机出口通过管道与储热装置热端入口连接，储热装置热端出口通过管道与储气室入口连接，储气室出口通过管道与储热装置冷端入口连接，储热装置冷端出口通过管道与透平连接，透平与电动机同轴连接。可选的，所述多因素扰动量测控子系统包括：温湿度计，用于测量压缩空气储能子系统外部环境的温度及湿度；加湿器及温、湿度控制设备，用于压缩空气储能子系统的不同湿度环境的模拟及控制；风速仪，用于测量掠过储气室壁面的风速及风向；风机及控制装置，用于压缩空气储能子系统的不同风速及吹风角度环境的模拟及控制；压力表，用于测量压缩空气储能子系统外部压力及储气室内部的实时压力；流量计，用于测量充放气过程中储气室的充、放气速率；压力及流量控制系统，用于控制充、放气流量及相应储气室压力；可选的，所述储气室实时传热量测量子系统主要包括若干组测量贴片和实时传热量测量装置；其中，所述测量贴片为复合结构的薄片，由热导率不同的若干种不同的导热材料制成，用保温材料将多种导热材料隔开，所述测量贴片侧面设置有保温材料，在所述测量贴片外周布置贴合装置。可选的，所述实时传热量测量装置包括：红外成像模块，用于测量储气室壁面上的温度分布及所述测量贴片的表面温度；热流分布选择分析及处理模块，用于根据储气室壁面的结构特点及温度分布特征对储气室壁面进行网格划分，并根据网格的疏密程度确定储气室壁面特征测点的安放位置及安放数量；数据传输模块，用于将所述红外成像模块采集的数据传输至热流分布选择分析及处理模块及数据处理分析模块；数据处理分析模块，用于对所述数据传输模块传输过来的数据进行计算分析以获得储气室壁面的热流密度及实时传热量。可选的，所述动态特性及性能分析子系统主要包括数据分析单元、数据传输单元以及性能显示单元，所述数据分析单元，用于记录并分析内、外部影响因素对系统的影响，以及计算分析压缩空气储能系统的性能指标；所述数据传输单元用于将所述数据分析单元的分析结果传输至所属性能显示单元；所述性能显示单元，用于显示系统性能参数的最终处理结果。可选的，所述测量贴片的形状为圆形或多边形。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：1、本专利技术所述储气室实时传热量测量系统，基于非接触式红外测温原理，避免了在测量装置安装过程中对储气室壁面的破坏与储气室壁面的温度场扰动，同时与传统热电偶测温方法相比，测量系统无需外接电缆，提高了该测量系统的经济性；在测量过程中更加灵活方便、能测量更大的储气室壁面面积，有效的提高了测量的效率。2、本专利技术能够根据储气室壁面的温度分布及形状特性灵活布置测点，提高了该测量方法的精确度以及应用范围。3、本专利技术所述储气室实时传热量测量系统，测量系统结构简单、布置方便、且易于实现，热流密度的测量范围广泛，完全可以涵盖压缩空气储能系统工作过程中传热量的变化范围。4、本专利技术所述储气室实时传热量测量系统中，热流分布选择分析及处理模块可以实现对若干种不同导热材料得出的热流密度值的相互校核，即测量贴片具有有效性自校核功能，可有效甄别测量元件的有效性，大大提高了测点数据的可靠性与精确度。5、本专利技术所述一种用于压缩空气储能系统测量与性能分析系统，不仅适用于传统压缩空气储能系统储气室传热量的测量及系统性能变化规律，更适用于绝热压缩空气储能系统储气室传热量的测量及系统性能变化规律分析。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术所述测量与性能分析系统工作原理示意图；图2.1是本专利技术所述传统压缩空气储能系统示意图；图2.2是本专利技术所述绝热压缩空气储能系统示意图；图3.1是本专利技术所述测量与性能分析系统示意图；图3.2是本专利技术所述测量贴片A-A剖面图；图4是本专利技术所述实时传热量测量装置内部各模块结构示意框图；图4.1是本专利技术所述四边形测量贴片示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于压缩空气储能系统测量与性能分析系统，其特征在于，所述系统包括：压缩空气储能子系统、多因素扰动量测控子系统、储气室实时传热量测量子系统和动态特性及性能分析子系统；所述储气室实时传热量测量子系统用于实时测量所述压缩空气储能子系统中的储气室的传热量并将传热量测量参数发送到所述动态特性及性能分析子系统；所述多因素扰动量测控子系统用于模拟并测量不同气象条件下的所述压缩空气储能子系统所处的外部环境参数扰动，并将所述外部环境参数扰动送到所述动态特性及性能分析子系统；所述动态特性及性能分析子系统根据所述传热量测量参数和所述外部环境参数扰动计算和分析压缩空气储能子系统的动态性能指标。

【技术特征摘要】
1.一种用于压缩空气储能系统测量与性能分析系统，其特征在于，所述系统包括：压缩空气储能子系统、多因素扰动量测控子系统、储气室实时传热量测量子系统和动态特性及性能分析子系统；所述储气室实时传热量测量子系统用于实时测量所述压缩空气储能子系统中的储气室的传热量并将传热量测量参数发送到所述动态特性及性能分析子系统；所述多因素扰动量测控子系统用于模拟并测量不同气象条件下的所述压缩空气储能子系统所处的外部环境参数扰动，并将所述外部环境参数扰动送到所述动态特性及性能分析子系统；所述动态特性及性能分析子系统根据所述传热量测量参数和所述外部环境参数扰动计算和分析压缩空气储能子系统的动态性能指标。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压缩空气储能子系统包括：电动机、压气机、储气室、燃烧室和透平，电动机与压气机同轴连接，压气机出口通过管道与储气室入口连接，储气室出口通过管道与燃烧室入口连接，燃烧室出口通过管道与透平入口连接，透平与电动机同轴连接。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压缩空气储能子系统包括：电动机、压气机、储热装置、储气室和透平，电动机与压气机同轴连接，压气机出口通过管道与储热装置热端入口连接，储热装置热端出口通过管道与储气室入口连接，储气室出口通过管道与储热装置冷端入口连接，储热装置冷端出口通过管道与透平连接，透平与电动机同轴连接。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多因素扰动量测控子系统包括：温湿度计，用于测量压缩空气储能子系统外部环境的温度及湿度；加湿器及温、湿度控制设备，用于压缩空气储能子系统的不同湿度环境的模拟及控制；风速仪，用于测量掠过储气室壁面的风速及风向；风机及控制装置，用于压缩空气储...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉鹏，王亚瑟，庄绪增，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13