加拿大高等技术学院(ÉTS)和魁北克水电研究所(IREQ)的研究人员近日在《能源转换与管理》杂志上发表了一项关于地上压缩空气储能系统(CAES)性能提升的研究。该研究通过整合实验装置和数值模型，对CAES系统的性能进行了深入分析。
研究团队开发了一个完全仪表化的测试台，并创建了先进的数值模型，该模型整合了真实空气特性并考虑了传热动力学。通过这种方法，研究人员能够显著提高模型在表示CAES系统真实行为方面的能力，平均绝对百分比误差(MAPE)小于4%。
CAES系统的工作原理是在能源过剩期间，电力驱动压缩机将环境空气压缩并储存;当有电力需求时，储存的压缩空气被释放并引导至涡轮机，转化为电能。地上CAES系统相较于地下系统更为灵活，尽管相关研究尚不成熟。
科学家创建的实验装置包括45 kW压缩机、控制单元、吸附干燥机和总容量为5.86立方米的20个储液器。基于该实验装置的运行结果和文献审查，研究团队使用准稳态方法创建了预测模型。该方法模拟了系统的瞬态动力学，将计算划分为以稳态条件为特征的较小区间，从而提供了系统响应的动态模拟。
经过进一步校准，模型的13个参数的MAPE介于0.21%和3.58%之间，表明该模型能够准确模拟系统动态。研究还发现，在较低温度下压缩空气可减少压缩机工作量并延长充电时间，使往返效率(RTE)增加1%;将多方指数降低至接近等温过程可使预热后的RTE增加7.5%;将膨胀阶段的数量从1级增加到3级可显著提高RTE，从5.5%提高到16%。
这项研究为CAES系统的性能优化提供了重要依据，有助于推动地上压缩空气储能技术的发展和应用。
