Разработка лабораторного стенда воздухо-аккумулирующей электростанции

ЦЕЛЬ. Разработка лабораторного стенда воздухо-аккумулирующей электростанции и расчет ее режимов работы с использованием программных пакетов Aspen HYSYS и ANSYS.
МЕТОДЫ. Авторами была разработана экспериментальная установка воздушно-аккумулирующей электростанции мощностью 1 кВт. Принцип действия установки заключается в закачивании компрессором сжатого воздуха в ресивер, с последующем выпуском воздуха из ресивера в детандер оригинальной конструкции, который вырабатывает электрическую энергию.
РЕЗУЛЬТАТЫ. В процессе разработки опытного образца были изготовлены 4 шестерни из различных конструкционных материалов: нержавеющая сталь марки AISI 304, латунь марки ЛС59-1 и полиацеталь марки ПОМ-С. В ходе сборки, притирки и обкатки опытным путем было установлено, что оптимальным решением с точки зрения антифрикционных характеристик, прочности и большего ресурса является применение шестерен из полиацеталя. Для моделирования режимов работы лабораторного стенда была составлена модель в программном пакете Aspen HYSYS. Необходимость в динамической модели возникла для моделирования процесса разгрузки ресивера. Представлен график изменения расхода воздуха на входе в детандер в зависимости от положения регулирующего клапана.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. К плюсам применения ВАЭС в качестве способа аккумулирования электрической энергии можно отнести высокую маневренность и работу в широких диапазонах температуры и давления, что делает такие электростанции более дешевыми и долговечными. ВАЭС аккумулирует энергию в форме сжатого воздуха, который в дальнейшем идет на выработку электроэнергии во время пиков нагрузки.

1. Султанов М.М. Разработка методологии и мероприятий по обеспечению надежности оборудования энергетических систем. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021;23(5):46-55. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-5-46-55.

2. Белобородов С.С., Гашо Е.Г., Ненашев А.В. Оценки «углеродоёмкости» и углеродной «нейтральности» экономики ЕС и РФ // Промышленная энергетика – 2021 – №11, стр. 38 – 47.

3. Белобородов С.С., Дудолин А.А. Влияние развития ВИЭ на сбалансированность производства и потребления электроэнергии в ЕЭС России // Новое в российской электроэнергетике – 2020 – №5, стр. 6 – 17.

4. Лукутин Б.В., Каррар Хамид А. Оптимизация энергетических балансов фотоэлектрической станции с электрохимическим и тепловым аккумулированием солнечной энергии. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022;24(2):3-13. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2022-24-2-3-13

5. Малега А.А., Бородулин А.А., Панов В.Н., Пастухов В.В., Филатова О.В., Подвысоцкий А.А. Комплексная реконструкция и модернизация Кубанской ГАЭС // Гидротехническое строительство – 2020 – №8, стр. 27 – 35.

6. M. De Rosa, O. Afanaseva, A. Fedyukhin, V. Bianco Prospects and characteristics of thermal and electrochemical energy storage systems. Journal of Energy Storage, Volume 44, Part B, 15 December 2021, 103443.

7. Ubertini, S., Facci, A.L., & Andreassi, L. Hybrid Hydrogen and Mechanical Distributed Energy Storage // Energies, 2017, 10, 2035.

8. Peng Li, Qingya Hu, Ye Sun, Zhonghe Han Thermodynamic and economic performance analysis of heat and power cogeneration system based on advanced adiabatic compressed air energy storage coupled with solar auxiliary heat // Journal of Energy Storage. - 2021. - №42.

9. Shadi Bashiri Mousavi, Mahdieh Adib, M. Soltania, Amir Reza Razmi, Jatin Nathwani Transient thermodynamic modeling and economic analysis of an adiabatic compressed air energy storage (A-CAES) based on cascade packed bed thermal energy storage with encapsulated phase change materials // Energy Conversion and Management. - 2021. - №243.

10. Marcus Budt, Daniel Wolf, Roland Span, Jinyue Yan A review on compressed air energy storage: Basic principles, past milestones and recent developments // Applied Energy. - 2016. - №170. - P. 250-268.

11. Qian Zhou, Dongmei Du, Chang Lu, Qing He, Wenyi Liu A review of thermal energy storage in compressed air energy storage system // Energy. - 2019. - №188.

12. Marcus King, Anjali Jain, Rohit Bhakar, Jyotirmay Mathur, Jihong Wang Overview of current compressed air energy storage projects and analysis of the potential underground storage capacity in India and the UK // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2021. - №139.

13. Peng Li, Qingya Hu, Zhonghe Han, Changxin Wang, Runxia Wang, Xu Han, Yongzhen Wang Thermodynamic analysis and multi-objective optimization of a trigenerative system based on compressed air energy storage under different working media and heating storage media // Energy. - 2022. - №239.

14. NYSEG SENECA // Compressed air energy storage (CAES) demonstration project, Final Phase 1 Technical Report. September 2012. – 66 P.

15. Ольховский Г.Г., Казарян В.А, Столяревский А.Я Воздушно-аккумулирующие газотурбинные электростанции (ВАГТЭ) – Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2011. – 358 с.