摘要：压缩空气储能装置是目前储能技术中常用的方式之一，通过在电网负荷低谷期用电能实现对空气的压缩，在电网负荷高峰期通过对压缩空气进行释放推动汽轮机运行发出电能的方式实现对电能量的有效存储和利用，压缩空气储能系统汽轮机的运行方式将会很大程度上对储能效率产生影响。本文将主要围绕着压缩空气储能系统汽轮机的运行方式进行简要的讨论分析。
关键词：压缩空气储能系统；汽轮机；运行方式分析
引言
电能需求的增大，使高效储能成为电力发展研究的热点内容，目前，压缩空气储能是能够大规模推行的有效储能技术之一，对地形要求低，并且储能效率高，运行较为安全可靠，对于解决新能源波动性问题具有非常重要的意义。接下来将介绍压缩空气储能系统汽轮机的几种高效运行方式。
一、压缩空气储能系统汽轮机运行方式
（一）定—滑—定的运行方式
压缩空气储能系统汽轮机采用定—滑—定的运行方式，能够在负荷为低谷时，保持储能汽轮机内的水循环情况，同时保持燃烧的稳定性能，有效限制水泵轴的转速，从而保持电压一定，实现低水平的调节，在符合处于高峰时，则采用喷嘴进行有效调节，通过保持电压恒定，改变疏通面积使汽轮机保持较高的转换效率，在负荷处于高峰与低谷之间时，则采用关闭一个或两个调节汽门，使其处于滑压运行状态，通过锅炉对压力进行调整，从而实现负荷的增加或减少。压缩空气储能系统汽轮机采用定—滑—定的运行方式，能够快速适应负荷的变化，有效满足汽轮机一次调频的需要，这种运行方式下，因为只有一个调节汽门没有完全开放，从而有效减少节流造成的能量损耗。
（二）定—滑的运行方式
压缩空气储能系统汽轮机采用定—滑的运行方式，即采用两级压缩机和汽轮机，第一级的汽轮机采用定压方式运行，第二级则采用滑压方式运行，第一级汽轮机在固定电压条件下，通过调节阀门的开放程度实现对汽轮机负荷的控制，对于第二级汽轮机则采用阀门全部开放的方式，实现电压的调节，将负荷节流损失降到最低。压缩空气储能系统汽轮机采用定—滑的运行方式，与采用滑—定的运行方式相比，能量转换效率高，㶲流密度大。
（三）滑—定的运行方式
压缩空气储能系统汽轮机采用滑—定的运行方式，即采用两级压缩机和汽轮机，第一级的汽轮机采用滑压方式运行，第二级则采用定压方式运行，对于第一级汽轮机，采用阀门全部开放的方式，实现电压的调节，将负荷节流损失降到最低，而第二级汽轮机在固定电压条件下，通过调节阀门的开放程度实现对汽轮机负荷的控制，压缩空气储能系统汽轮机采用滑—定的运行方式，能量转换效率较高，㶲流密度较大。
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二、压缩空气储能系统汽轮机运行方式的优化
（一）通过喷嘴配汽方式提高热效率
与在压缩空气储能系统汽轮机可调抽汽口后采用节流配汽的方式相比，采用在汽轮机可调抽汽口喷嘴配汽的方式能够有效提高汽轮机内效率，同时能使压缩空气储能系统汽轮机的汽耗率和热耗率得到大幅度降低，从而有效实现汽轮机的热效率的提升。
例如，在压缩空气储能系统汽轮机的三阀点以下，使负荷采用三阀全开滑压的方式实现安全稳定运行，此时，高压阀门全开将会使调门总节流损失降到最低，使高压缸效率保持最高，循环的热效率也能够实现明显提升。此外，由于压缩空气储能系统汽轮机循环热效率不断提高，主蒸汽机压力有效降低，使水泵汽轮机的汽量得到有效减少，从而降低了高压阀门的节流损失，同时也能够有效保持高压排气缸的排气温度，切实优化了压缩空气储能系统汽轮机的安全、稳定、高效运行。
（二）提高汽轮机内效率
为了优化压缩空气储能系统汽轮机的运行方式，从汽轮机性能出发，除了优化汽轮机外部设计，对汽轮机通流部分进行改进和完善，实现热效率的提升之外，还可以根据实际具体情况，通过合适的叶型和恰当的设计点等进行优化，实现汽轮机内效率的显著提升。
例如，结合压缩空气储能系统汽轮机的实际运行条件，选择设计效率较高，同时满足变工况效率要求的叶型，采用三维化的汽动分析程序，在汽轮机实际运行条件允许的情况下，对所需叶型进行分析与改进，实现叶型的最优化，使其能够实现调节级效率的提升，使扭叶片效率更高，尤其在变工况下，能够使叶片效率得到有效的保持，使压缩空气储能系统中的汽动机效率实现最大化，此外，要选择合适的设计点，根据压缩空气储能系统中的汽动机的实际运行条件，以规定的运行范围之内为设计前提，增强汽轮机的运行灵活性，有效提升压缩空气储能系统中的汽动机的内效率。
（三）汽轮机供暖
压缩空气储能系统中的汽动机供暖是优化运行方式的重要内容之一，尤其在寒冷的季节或区域，需要大量的热水进行供暖，为了保证压缩空气储能系统汽轮机的良好运行状态，同时实现节能环保，需要做好汽轮机的供暖，使其能够有效保证汽轮机安全运行的前提下，保障压缩空气储能系统中汽轮机的热效率，避免使循环过程中出现冷端损失。
例如，对于处于高负荷运行状态下运行的汽轮机，应当适当调高压缩空气储能系统中汽轮机的主汽温度以及主汽压力，同时针对加热器，要合理调整水位，从而使加热器有较高的投入使用率，尽量减少利用加热器端差温度，实现水的温度提升，另外，凝汽器如果出现除氟能力降低的情况，将会导致汽轮机运行效率降低，如果出现水位过高，将有可能引起温度过低，造成汽轮机的冷源严重损失。对于抽汽冷凝式汽轮机，可以通过降低汽轮机内的真空程度，使其在安全运行的前提下，利用排汽为其供暖，大大提高压缩空气储能系统中汽轮机的热效率。
总结：压缩空气储能系统汽轮机运行方式直接关系到储能效率，通过根据压缩空气储能系统汽轮机的实际运行情况和运行条件，选择恰当的喷嘴配汽方式、采取有效措施提高汽轮机内效率，通过水位控制等方法做好汽轮机供暖，使压缩空气储能系统汽轮机的运行方式和运行状态得以优化，使各方面性能得到明显提升。
优化汽轮机的运行方式能有效实现压缩空气储能系统的转换效率与经济效益，能够有效发挥削峰填谷的作用，促进新能源的消纳，成为经济有效、节能环保的储能方式[3]。
参考文献：
[1]压缩空气储能系统汽轮机运行方式研究[J].张营,郭森闯,王兴国,杜威.汽轮机技术,2018,60(06):75-78+81.
[2]新型变压比压缩空气储能系统及其运行方式[J].李国庆,何青,杜冬梅,刘文毅.电力系统自动化,2019,43(08):89-98.
[3]先进压缩空气储能系统[J].陶勋,陶闻翰.低碳世界,2017(6)
论文作者:冉从波
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/9
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