薛小代　陳曉弢　梅生偉　陳來(lái)軍　林其友

（1. 電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（清華大學(xué)）　北京　100084 2. 國(guó)網(wǎng)蕪湖供電公司　蕪湖　241027）

采用熔融鹽蓄熱的非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)性能

薛小代1陳曉弢1梅生偉1陳來(lái)軍1林其友2

（1. 電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（清華大學(xué)）北京100084 2. 國(guó)網(wǎng)蕪湖供電公司蕪湖241027）

提出一種采用熔融鹽蓄熱的非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，通過(guò)將熔融鹽儲(chǔ)熱與壓縮空氣儲(chǔ)能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電能的大規(guī)模存儲(chǔ)和高效轉(zhuǎn)換。利用熔融鹽作為蓄熱介質(zhì)，將低谷電、棄風(fēng)電、棄光電等電能轉(zhuǎn)換為高品位熱能存儲(chǔ)，同時(shí)利用壓縮機(jī)將空氣壓縮至高壓，存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣裝置中，發(fā)電時(shí)利用熔融鹽儲(chǔ)存的熱能加熱高壓空氣驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。完成了系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)，采用熱力學(xué)基本原理分析了系統(tǒng)的運(yùn)行特性，探索影響系統(tǒng)儲(chǔ)能效率的關(guān)鍵因素，分析了渦輪機(jī)進(jìn)口溫度、渦輪機(jī)進(jìn)口壓力等參數(shù)對(duì)壓縮機(jī)功耗、儲(chǔ)氣室容積、儲(chǔ)能密度、儲(chǔ)能效率等系統(tǒng)性能的影響。研究結(jié)果表明通過(guò)提高儲(chǔ)熱溫度和渦輪機(jī)進(jìn)口壓力，可以顯著提高系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率。該系統(tǒng)可以廣泛消納大規(guī)模的波動(dòng)性電能，為大規(guī)模儲(chǔ)能提供了一種新的技術(shù)途徑。該研究結(jié)果可以為壓縮空氣儲(chǔ)能以及新能源消納提供參考。

壓縮空氣儲(chǔ)能熔融鹽儲(chǔ)熱削峰填谷儲(chǔ)能效率

0　引言

隨著我國(guó)電網(wǎng)容量的不斷擴(kuò)張，峰谷差日益增大，可再生能源、分布式供能和智能電網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能的需求也越來(lái)越大。大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)可以有效地解決風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇式可再生能源發(fā)電不穩(wěn)定的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”、平滑波動(dòng)性電能輸入，提高可再生能源發(fā)電的利用率，增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性［1-6］。目前已有的儲(chǔ)能技術(shù)主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能（Compressed Air Energy Storage，CAES）、電池儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能和超導(dǎo)儲(chǔ)能等。抽水儲(chǔ)能和壓縮空氣儲(chǔ)能由于儲(chǔ)能容量大、轉(zhuǎn)換效率高，因而屬于適合商業(yè)化應(yīng)用的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)，也是解決可再生能源波動(dòng)性問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)之一［7，8］。

抽水蓄能是一種技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)，具有儲(chǔ)能容量大、效率高等優(yōu)點(diǎn)。但是其建設(shè)嚴(yán)格受到地理?xiàng)l件限制，需要具有豐富的水資源，同時(shí)還要有適宜于建設(shè)上庫(kù)和下庫(kù)的地質(zhì)地理?xiàng)l件。而在高緯度地區(qū)，由于嚴(yán)寒而出現(xiàn)結(jié)冰的現(xiàn)象，導(dǎo)致抽水蓄能電站也不易建設(shè)。如此種種條件的限制，使抽水蓄能電站無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)能源發(fā)展對(duì)于大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的需求。壓縮空氣儲(chǔ)能幾乎對(duì)地理?xiàng)l件無(wú)特殊要求，且建造成本與抽水蓄能電站相當(dāng)，是一種非常適宜于大范圍推廣應(yīng)用的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)［9-11］。但是常規(guī)的壓縮空氣儲(chǔ)能需要燃料補(bǔ)燃，在其運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生碳排放，帶來(lái)環(huán)境污染等問(wèn)題。并且由于存在對(duì)燃料的依賴(lài)性，也限制了其推廣應(yīng)用。

為了探索清潔無(wú)污染的壓縮空氣儲(chǔ)能方案，本文將高溫蓄熱技術(shù)和壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，提出了一種采用熔融鹽蓄熱的壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)。儲(chǔ)能時(shí)，將低谷電、棄風(fēng)電、棄光電等電能轉(zhuǎn)換為高品位熱能存儲(chǔ)，同時(shí)利用普通壓縮機(jī)將空氣壓縮至高壓，存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣裝置中；發(fā)電時(shí)，利用熔融鹽儲(chǔ)存的熱量加熱高壓空氣驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電，從而摒棄了燃料的補(bǔ)燃，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的無(wú)燃燒、無(wú)排放。本文開(kāi)展了系統(tǒng)的熱力流程設(shè)計(jì)，研究了系統(tǒng)的運(yùn)行特性，分析了不同關(guān)鍵參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。

1　壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀

按照運(yùn)行原理，壓縮空氣儲(chǔ)能分為補(bǔ)燃式和非補(bǔ)燃式兩類(lèi)。補(bǔ)燃式的壓縮空氣儲(chǔ)能需要借助于燃料的補(bǔ)燃，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的循環(huán)運(yùn)行，其系統(tǒng)原理如圖1所示。儲(chǔ)能時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)將空氣壓縮至高壓并存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣室中，完成高壓空氣的存儲(chǔ)；釋能時(shí)，儲(chǔ)氣室中的高壓空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)，在燃燒室中與燃料混合燃燒，驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)對(duì)外輸出電能，從而完成發(fā)電過(guò)程。

圖1　補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)原理Fig.1　Framework diagram of supplementary fired CAES system

非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能基于常規(guī)的補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)展而來(lái)，通過(guò)采用回?zé)峒夹g(shù)，將儲(chǔ)能時(shí)所產(chǎn)生的壓縮熱收集并存儲(chǔ)，待系統(tǒng)釋能時(shí)用以加熱進(jìn)入渦輪機(jī)的空氣，從而摒棄了燃料補(bǔ)燃，如圖2所示。非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能消除了對(duì)燃料的依賴(lài)，實(shí)現(xiàn)了有害氣體零排放。

圖2　非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)原理Fig.2　Framework diagram of non-supplementary fired CAES system

作為大容量、高效率的儲(chǔ)能技術(shù)，壓縮空氣儲(chǔ)能已經(jīng)成為儲(chǔ)能領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，德國(guó)、美國(guó)、日本、意大利、韓國(guó)以及中國(guó)等國(guó)家正在進(jìn)行相關(guān)方面的研究［12］。目前已有多座壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)投入商業(yè)或示范運(yùn)行，表1給出了國(guó)內(nèi)外具有代表性的空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的參數(shù)。

1978年，Nordwest Deutsche Kraftwerke公司在德國(guó)北部建成了世界上第一個(gè)商業(yè)性的壓縮空氣儲(chǔ)能電廠——Huntorf，運(yùn)營(yíng)至今。該電廠儲(chǔ)能時(shí)，通過(guò)壓縮機(jī)將氣體壓縮至高壓存儲(chǔ)在地下鹽穴中，實(shí)現(xiàn)高壓空氣的存儲(chǔ)。釋能時(shí)，鹽穴中的高壓氣體進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)，在燃燒室中與天然氣混合燃燒，驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)對(duì)外輸出電能，從而完成發(fā)電過(guò)程。該系統(tǒng)中壓縮機(jī)的功率為60MW，發(fā)電機(jī)的功率為290MW，該系統(tǒng)將壓縮空氣存儲(chǔ)在地下600m深的兩個(gè)鹽穴中，鹽穴的總?cè)莘e為31萬(wàn)m3。壓縮機(jī)連續(xù)充氣8h，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電2h。該系統(tǒng)采用天然氣補(bǔ)燃，平均儲(chǔ)能效率為33%～46%。

表1　國(guó)內(nèi)外主要壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)Tab.1　Parameters of CAES system in the world

1991年，Alabama Electric Cooperative公司在美國(guó)Alabama建成了世界上第二個(gè)商業(yè)性的壓縮空氣儲(chǔ)能電廠——McIntosh，此電站也為補(bǔ)燃式的壓縮空氣儲(chǔ)能電站。其采用位于地下 450m深的鹽穴作為儲(chǔ)氣洞穴，巖穴容積為56萬(wàn)m3。壓縮機(jī)組功率為50MW，發(fā)電功率為110MW，在連續(xù)壓縮41h后可發(fā)電 26h。該機(jī)組增加了回?zé)崞?，吸收燃?xì)廨啓C(jī)排出的余熱用來(lái)給進(jìn)口空氣加熱，系統(tǒng)效率得以提升，達(dá)到54%。

2010年，德國(guó)能源供應(yīng)商——國(guó)萊茵集團(tuán)（RWE集團(tuán)）與通用電氣、德國(guó)宇航中心和德國(guó)旭普林（Ed. Züblin AG）共同啟動(dòng)了一套壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電示范電站（Adele）的建設(shè)。該電站為先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能時(shí)，壓縮機(jī)組排氣溫度達(dá)到600℃，排氣壓力為10MPa，通過(guò)蓄熱裝置回收儲(chǔ)存這部分熱量；釋能時(shí)，將儲(chǔ)存的熱量反饋給渦輪機(jī)側(cè)進(jìn)口氣體，提高氣體做功能力，渦輪機(jī)機(jī)組釋能功率為90MW。通過(guò)絕熱壓縮、高溫回?zé)?，?shí)現(xiàn)了系統(tǒng)循環(huán)過(guò)程的能量平衡，無(wú)需外部燃料補(bǔ)燃，是一種新型的非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其理論計(jì)算效率可達(dá) 60%～70%。但是由于該系統(tǒng)的壓縮機(jī)排氣溫度過(guò)高，高溫壓縮機(jī)、高溫蓄熱裝置的技術(shù)難度頗大，導(dǎo)致目前該項(xiàng)目進(jìn)展緩慢。

2012年，在國(guó)家電網(wǎng)科技項(xiàng)目“壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)及工程實(shí)施方案研究”的資助下，清華大學(xué)等單位開(kāi)展了非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能發(fā)電技術(shù)的研究［10］。提出了基于壓縮熱回饋的非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，采用加壓水作為蓄熱介質(zhì)，回收壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的壓縮熱，用于加熱渦輪機(jī)進(jìn)口的空氣，從而摒棄了燃料的補(bǔ)燃，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能發(fā)電全過(guò)程的無(wú)燃燒，系統(tǒng)電換電儲(chǔ)能效率達(dá)到41%。建設(shè)了 500kW 非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)（Tsinghua-IPC-CEPRI-CAES， TICC-500），2014年11月成功實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能發(fā)電。該系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備均為常規(guī)成熟的工業(yè)產(chǎn)品，具有技術(shù)可靠、成本較低、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)若采用高溫的蓄熱介質(zhì)，提高回?zé)釡囟?，系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率將會(huì)獲得提升。

綜上所述，目前投入商業(yè)運(yùn)行的兩座電站均為補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能電站，由于采用燃料補(bǔ)燃，帶來(lái)環(huán)境排放問(wèn)題，并且存在對(duì)天然氣等燃料的依賴(lài)，限制了其推廣應(yīng)用。而先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能中壓縮機(jī)的排氣溫度需要提高至500～600℃，如此高的排氣溫度對(duì)于壓縮機(jī)的制造技術(shù)是一個(gè)很高的挑戰(zhàn)，同時(shí)也極大地增加了壓縮機(jī)的制造成本，從而限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用?；趬嚎s熱回饋的非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，其技術(shù)成熟，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠，若能獲得較高的蓄熱溫度，系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率將會(huì)提升，是一種非常具有應(yīng)用前景的儲(chǔ)能技術(shù)。

對(duì)于高溫蓄熱技術(shù)而言，隨著太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，采用熔融鹽作為蓄熱介質(zhì)的高溫蓄熱技術(shù)日臻成熟，并獲得了廣泛的工程應(yīng)用。其可以作為一種有效的技術(shù)手段，為壓縮空氣儲(chǔ)能的蓄熱提供借鑒。

2　熔融鹽儲(chǔ)熱技術(shù)簡(jiǎn)介

熔融鹽是鹽的熔融態(tài)液體，通常說(shuō)的熔融鹽多指無(wú)機(jī)鹽的熔融體［13］。因其具有廣泛的工作溫度范圍（300～1 000℃），且有儲(chǔ)能密度高、過(guò)冷度小、熱穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，作為理想的儲(chǔ)熱介質(zhì)，在熱動(dòng)、化工、冶金、核工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用［14］。

高溫熔融鹽一般指硝酸鹽、氯化物、碳酸鹽以及它們的共晶體，具有很好的傳熱和儲(chǔ)熱性質(zhì)。在實(shí)際應(yīng)用中，大多會(huì)將二元、三元無(wú)機(jī)鹽混合共晶形成混合熔鹽［15］。太陽(yáng)能熱發(fā)電領(lǐng)域中主要采用高溫熔鹽作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，大多傾向于將其用作顯熱儲(chǔ)熱材料［16］。

目前世界上已建成和在建的帶儲(chǔ)熱的光熱電站，幾乎都采用熔融鹽作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，并有一些示范電站或商業(yè)化電站。意大利和西班牙分別于1981年和1983年建成了塔式太陽(yáng)能熱電站，這兩座電站均采用Hitec鹽（40%NaNO2-7%NaNO3-53%KNO3）作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，為熔融鹽蓄熱技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用積累了寶貴的技術(shù)資料。美國(guó)于1984年在Albuquerque建立了750kW的熔融鹽發(fā)電實(shí)驗(yàn)裝置（MESS），其傳熱和儲(chǔ)熱介質(zhì)為硝酸鹽。2013年，美國(guó)第一個(gè)帶熔融鹽儲(chǔ)熱的太陽(yáng)能電站在亞利桑那州 Gila Bend建成，電站總?cè)萘?80MW，并于當(dāng)年10月投運(yùn)［17-19］。

鑒于熔融鹽儲(chǔ)熱的高效性以及相關(guān)技術(shù)的成熟性，采用熔融鹽進(jìn)行大規(guī)模高溫?zé)崮艿拇鎯?chǔ)十分可行，實(shí)現(xiàn)了電能與熱能之間高效轉(zhuǎn)換。特別是與壓縮空氣儲(chǔ)能相結(jié)合，其可以將低谷電、棄風(fēng)電、棄光電等轉(zhuǎn)換為高品位的熱能，解決了高溫壓縮機(jī)對(duì)于非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能的束縛。

3　系統(tǒng)熱力流程概述

圖3為本文所提出的采用熔融鹽儲(chǔ)熱的非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)流程示意圖。該系統(tǒng)將熔融鹽儲(chǔ)熱與壓縮空氣儲(chǔ)能相耦合，利用熔融鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)中的熱量為渦輪機(jī)進(jìn)口空氣加熱，實(shí)現(xiàn)高效的儲(chǔ)能發(fā)電。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)包括儲(chǔ)能與釋能兩個(gè)過(guò)程，分別介紹如下。

圖3　采用熔融鹽儲(chǔ)熱的非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能流程示意圖Fig.3　Framework diagram of non-supplementary fired CAES with molten salt heat storage

儲(chǔ)能時(shí)：利用低谷電、棄風(fēng)電、棄光電等驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，將環(huán)境大氣壓縮至高壓并存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣室中，完成高壓氣體的存儲(chǔ)。同時(shí)，通過(guò)熔融鹽電加熱器，利用電能將低溫的熔融鹽加熱至高溫并存儲(chǔ)在高溫熔融鹽罐中，完成熱能的存儲(chǔ)。

釋能時(shí)：高壓空氣從儲(chǔ)氣室中釋放出來(lái)，經(jīng)過(guò)高溫熔融鹽加熱后進(jìn)入一級(jí)渦輪機(jī)膨脹做功。做功后的空氣從一級(jí)渦輪機(jī)排出，再次經(jīng)過(guò)高溫熔融鹽加熱，然后再進(jìn)入二級(jí)渦輪機(jī)做功。同樣地，二級(jí)渦輪機(jī)的排氣也經(jīng)過(guò)高溫熔融鹽加熱后進(jìn)入三級(jí)渦輪機(jī)做功。最后，三級(jí)渦輪機(jī)的排氣直接放入環(huán)境大氣中，完成膨脹發(fā)電過(guò)程。

此流程中的熔融鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)由低溫熔融鹽罐、高溫熔融鹽罐、熔融鹽泵、熔融鹽電加熱器等組成。熔融鹽采用二元鹽（60%NaNO3-40%KNO3），最高儲(chǔ)熱溫度可達(dá) 590℃，同時(shí)為了防止熔融鹽凝固，最低使用溫度應(yīng)高于 290℃。采用傳統(tǒng)的雙罐布置方式，設(shè)置低溫熔融鹽罐和高溫熔融鹽罐各一個(gè)，通過(guò)熔融鹽泵驅(qū)動(dòng)熔融鹽在系統(tǒng)中的流動(dòng)。通過(guò)熔融鹽電加熱器來(lái)消納波動(dòng)性的電能輸入，可以將棄風(fēng)、棄光等垃圾電轉(zhuǎn)換為高品位的熱能。

由于采用熔融鹽儲(chǔ)熱，擺脫了高溫壓縮機(jī)的限制，可以采用常規(guī)的間冷式壓縮機(jī)，系統(tǒng)壓縮效率提高，壓縮耗功降低。本文系統(tǒng)采用五級(jí)水冷壓縮機(jī)，熱縮過(guò)程產(chǎn)生的壓縮熱不回收，壓縮機(jī)最高排氣壓力10MPa。

本文系統(tǒng)中的儲(chǔ)氣室可以采用地下鹽穴或者地面人工建造的儲(chǔ)氣裝置，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中儲(chǔ)氣室的容積恒定。

空氣渦輪機(jī)采用三級(jí)再熱機(jī)組，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出電能。利用熔融鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)存儲(chǔ)的熱能，可以將渦輪機(jī)進(jìn)口空氣的溫度提高至 550℃，大大提高了系統(tǒng)的做功能力和設(shè)備的熱功轉(zhuǎn)換效率。

4　系統(tǒng)熱力學(xué)分析

針對(duì)本文提出的采用熔融鹽儲(chǔ)熱的非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能開(kāi)展熱力過(guò)程分析［20］，理論分析基于如下假設(shè)。

（1）空氣為理想氣體，滿(mǎn)足理想氣體狀態(tài)方程。

（2）儲(chǔ)能過(guò)程中的壓縮機(jī)流量和釋能過(guò)程中的渦輪機(jī)流量恒定。

（3）儲(chǔ)氣室采用等溫模型，即假設(shè)空氣與儲(chǔ)氣室以及外部環(huán)境換熱充分，在整個(gè)充放氣過(guò)程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體溫度等于環(huán)境溫度。

（4）壓縮機(jī)每級(jí)壓比相等，渦輪機(jī)每級(jí)膨脹比相等。

（5）壓縮機(jī)、渦輪機(jī)采用絕熱模型，壓縮機(jī)絕熱效率為81%，渦輪機(jī)絕熱效率為87%。

（6）考慮壓縮機(jī)及渦輪機(jī)的機(jī)械損失以及發(fā)電機(jī)的電機(jī)損耗。

4.1儲(chǔ)能充氣過(guò)程

壓縮機(jī)為壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的耗功裝置，利用低谷電、棄風(fēng)電、棄光電等，將空氣壓縮至高壓存儲(chǔ)。壓縮機(jī)采用五級(jí)壓縮，在壓縮充氣過(guò)程中，由于儲(chǔ)氣室內(nèi)的壓力值時(shí)刻變化，所以末級(jí)壓縮機(jī)排氣壓力時(shí)刻變化，導(dǎo)致壓縮的運(yùn)行工況一直處于非穩(wěn)定的狀態(tài)。隨著排氣壓力的升高，壓縮機(jī)的功耗逐漸增大。因此，在某一時(shí)刻，對(duì)應(yīng)儲(chǔ)氣罐中的壓力值，壓縮機(jī)的低壓級(jí)處于額定運(yùn)行工況，高壓級(jí)則處于非額定工況運(yùn)行。

對(duì)于額定工況運(yùn)行的壓縮級(jí)，每級(jí)壓縮的軸功率為

式中，k為絕熱指數(shù)；Qm，c為壓縮機(jī)的質(zhì)量流量；Rg為空氣的氣體常數(shù)；Tc，i為進(jìn)入或排出每一級(jí)壓縮機(jī)的空氣溫度；ηc為壓縮機(jī)的效率；β 為每級(jí)壓縮機(jī)的壓縮比；上標(biāo)in和out分別代表進(jìn)入和排出壓縮機(jī)。

壓縮機(jī)出口溫度為

對(duì)于非額定工況運(yùn)行的高壓側(cè)壓縮級(jí)，壓縮過(guò)程的功耗為

式中，Vcav為儲(chǔ)氣室的容積；Tcav為儲(chǔ)氣室中空氣的溫度；Pcav為儲(chǔ)氣室中空氣的壓力；P1為非穩(wěn)態(tài)壓縮級(jí)的初始排氣壓力；P2為非穩(wěn)態(tài)壓縮機(jī)的終了排氣壓力；下標(biāo)j代表第j級(jí)非穩(wěn)態(tài)壓縮機(jī)。

系統(tǒng)儲(chǔ)能過(guò)程中，整個(gè)壓縮機(jī)組的功耗為

某一時(shí)刻 t，儲(chǔ)氣室中空氣質(zhì)量的變化即為壓縮機(jī)的流量，即

4.2儲(chǔ)氣室充放氣過(guò)程

壓縮空氣與儲(chǔ)氣室內(nèi)壁的熱量交換模型采用等溫模型，假設(shè)空氣與儲(chǔ)氣室和外部環(huán)境換熱充分，在整個(gè)充放氣過(guò)程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體溫度時(shí)刻等于環(huán)境溫度。在放氣過(guò)程中，儲(chǔ)氣罐釋放的氣體壓力從初始?jí)毫?0MPa逐漸下降，需要通過(guò)節(jié)流閥調(diào)節(jié)控制氣體出口的壓力，使其滿(mǎn)足渦輪機(jī)入口壓力恒定的要求。在節(jié)流過(guò)程中氣體的溫度下降，產(chǎn)生熵增，損失做功能力。

4.3渦輪機(jī)膨脹發(fā)電過(guò)程

渦輪機(jī)采用三級(jí)再熱膨脹流程，考慮其絕熱效率來(lái)計(jì)算每級(jí)渦輪機(jī)的實(shí)際輸出軸功率，則每級(jí)渦輪機(jī)做功為

式中，Qm，e為渦輪機(jī)的質(zhì)量流量；Te，i為進(jìn)入渦輪機(jī)的空氣溫度；ηe為渦輪機(jī)的效率；π 為每級(jí)渦輪機(jī)的膨脹比；下標(biāo)i代表第i級(jí)渦輪機(jī)；下標(biāo)e代表膨脹過(guò)程。

整個(gè)渦輪機(jī)機(jī)組的實(shí)際輸出電功率為

式中，ηg為發(fā)電機(jī)的效率；te為渦輪機(jī)發(fā)電時(shí)間。

4.4儲(chǔ)熱過(guò)程

儲(chǔ)熱過(guò)程主要包括兩部分，其一為通過(guò)熔融鹽電加熱器將電能轉(zhuǎn)為熔融鹽的熱能，其二通過(guò)渦輪機(jī)側(cè)的換熱器，利用熔融鹽中存儲(chǔ)的熱量加熱進(jìn)入渦輪機(jī)的空氣?？紤]熔融鹽在存儲(chǔ)、輸送過(guò)程中有2%的熱量損耗，熔融鹽換熱器中的最小傳熱溫差為30℃。

通過(guò)熔融鹽電加熱器所消納的電能為

式中，Qm，s為熔融鹽電加熱器中熔融鹽的流量；cp，s為熔融鹽的比熱容；TTES，H為熔融鹽電加熱器出口溫度；TTES，L為熔融鹽電加熱器的進(jìn)口溫度；ts為熔融鹽加熱時(shí)間。

進(jìn)入每一級(jí)渦輪機(jī)的高壓空氣通過(guò)加熱器被高溫的熔融鹽加熱，空氣吸收高溫熔融鹽放出的熱量為

式中，cp，a為空氣比熱容；Te，i0為進(jìn)入加熱器前空氣的溫度。膨脹過(guò)程中，高壓空氣所利用的總熱量為

4.5儲(chǔ)能效率

系統(tǒng)釋能過(guò)程中所發(fā)出的電能與儲(chǔ)能過(guò)程中所消耗的電能比值即為系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率，其表達(dá)式為

5　系統(tǒng)特性

在熱力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)采用熔融鹽儲(chǔ)熱的非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)特性進(jìn)行研究。本文所分析的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的參數(shù)見(jiàn)表2。

表2　壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)Tab.2　Parameters of CAES system

為了探索影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素，分析了渦輪機(jī)進(jìn)口壓力、渦輪機(jī)進(jìn)口溫度等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)儲(chǔ)能效率、儲(chǔ)能密度等性能指標(biāo)的影響。分別研究了當(dāng)渦輪機(jī)進(jìn)氣溫度為400℃、450℃、500℃、550℃和渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力為 4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa時(shí)，系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵性能參數(shù)的變化情況。

5.1渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力和溫度對(duì)壓縮機(jī)功耗的影響

圖4給出了壓縮機(jī)功耗與渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力和溫度的關(guān)系。由圖4可見(jiàn)，在渦輪機(jī)的某一進(jìn)氣壓力下，隨著渦輪機(jī)進(jìn)氣溫度的升高，壓縮機(jī)的功耗逐漸下降。

因?yàn)闇u輪機(jī)進(jìn)口溫度提高后，空氣的焓值增大，做功能力增強(qiáng)，單位質(zhì)量空氣的做功量增大，在發(fā)電量一定的情況下，所需要高壓空氣的質(zhì)量相應(yīng)減少，壓縮機(jī)的功耗就相應(yīng)降低。

在渦輪機(jī)的某一進(jìn)氣溫度下，隨著渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力的提高，壓縮機(jī)的功耗逐漸降低。因?yàn)闇u輪機(jī)的進(jìn)氣壓力提高后，每級(jí)渦輪機(jī)的膨脹比增大，在相同進(jìn)氣溫度的條件下，單位質(zhì)量的高壓空氣在渦輪機(jī)中的膨脹功增大，在發(fā)電量一定的情況下，所需要高壓空氣的質(zhì)量相應(yīng)減少，壓縮機(jī)的做功量就相應(yīng)降低。

圖4　壓縮機(jī)功耗與渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力和溫度的關(guān)系Fig.4　Relationship between compressor power consumption and inlet air pressure and temperature

當(dāng)渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力為 9MPa、進(jìn)氣溫度為 550℃時(shí)，壓縮機(jī)的功耗最小，為 334.5MW·h；當(dāng)渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力為4MPa、進(jìn)氣溫度為400℃時(shí)，壓縮機(jī)的功耗最大，為491MW·h。

5.2渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力和溫度對(duì)熔融鹽儲(chǔ)熱功耗的影響

熔融鹽儲(chǔ)熱功耗即為儲(chǔ)能過(guò)程中通過(guò)熔融鹽電加熱器加熱熔融鹽所消耗的電功，圖5給出了熔融鹽儲(chǔ)熱功耗與渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力和溫度的關(guān)系。由圖5可見(jiàn)，在渦輪機(jī)的某一進(jìn)氣壓力下，隨著渦輪機(jī)進(jìn)氣溫度的升高，熔融鹽儲(chǔ)熱的功耗逐漸下降。渦輪機(jī)進(jìn)口溫度提高，相應(yīng)的熔融鹽儲(chǔ)熱溫度也要提高。隨著熔融鹽儲(chǔ)熱溫度的提高，其所存儲(chǔ)的熱能的品位也相應(yīng)提高，單位數(shù)量熱能中所蘊(yùn)含的“火用”值增大，做功能力增強(qiáng)。因此在發(fā)電量一定的情況下，所需要熱量的數(shù)量相應(yīng)減少，熔融鹽儲(chǔ)熱功耗就相應(yīng)降低。

圖5　熔融鹽儲(chǔ)熱功耗與渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力和溫度的關(guān)系Fig.5　Relationship between heat storage power consumption and inlet air pressure and temperature

在渦輪機(jī)的某一進(jìn)氣溫度下，隨著渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力的提高，熔融鹽儲(chǔ)熱功耗逐漸降低。因?yàn)闇u輪機(jī)進(jìn)氣壓力提高后，渦輪機(jī)的膨脹比增大，在相同進(jìn)氣溫度的條件下，渦輪機(jī)的排氣溫度降低，空氣中的熱量“火用”的利用率提高，因此熔融鹽儲(chǔ)熱功耗降低。

當(dāng)渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力為9MPa、進(jìn)氣溫度為550℃時(shí)，熔融鹽儲(chǔ)熱功耗最小，為457MW·h；當(dāng)渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力為4MPa、進(jìn)氣溫度為400℃時(shí)，熔融鹽儲(chǔ)熱功耗最大，為476MW·h。儲(chǔ)熱功耗的差異主要由末級(jí)排氣的溫度決定，此系統(tǒng)中的末級(jí)排氣溫度相差較少，因此熔融鹽儲(chǔ)熱功耗的差別也較小。

5.3渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力和溫度對(duì)儲(chǔ)熱系統(tǒng)熔融鹽質(zhì)量的影響

本系統(tǒng)采用熔融鹽進(jìn)行儲(chǔ)熱，熔融鹽的需求量是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，圖6給出了熔融鹽質(zhì)量與渦輪機(jī)進(jìn)口壓力和溫度的關(guān)系。由圖6可見(jiàn)，在渦輪機(jī)的某一進(jìn)氣壓力下，隨著渦輪機(jī)進(jìn)氣溫度的升高，儲(chǔ)熱系統(tǒng)所需要的熔融鹽質(zhì)量逐漸下降，此現(xiàn)象主要有兩方面的原因。其一，由于渦輪機(jī)進(jìn)口溫度提高，對(duì)應(yīng)的熔融鹽儲(chǔ)熱溫度提高，熔融鹽中所存儲(chǔ)的熱能的品位也相應(yīng)提高，單位數(shù)量熱能中所蘊(yùn)含的“火用”值增大，做功能力增強(qiáng)，因此在發(fā)電量一定的情況下，所需要熱量的數(shù)量相應(yīng)減少，熔融鹽的質(zhì)量就相應(yīng)降低。其二，在此系統(tǒng)中，為了保證熔融鹽不凝固，熔融鹽的最低使用溫度為 290℃，即與空氣換熱后的熔融鹽溫度在 290℃左右，而隨著熔融鹽儲(chǔ)熱溫度的提高，可用的儲(chǔ)熱溫差增大，單位質(zhì)量的熔融鹽儲(chǔ)熱量增大，因此系統(tǒng)所需要的熔融鹽質(zhì)量降低。

圖6　熔融鹽質(zhì)量與渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力和溫度的關(guān)系Fig.6　Relationship between quantity of molten salt and inlet air pressure and temperature

在渦輪機(jī)的某一進(jìn)氣溫度下，隨著渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力的提高，系統(tǒng)所需要的熔融鹽質(zhì)量降低。因?yàn)闇u輪機(jī)進(jìn)氣壓力提高后，渦輪機(jī)的膨脹比增大，在相同進(jìn)氣溫度的條件下，渦輪機(jī)的排氣溫度降低，空氣中的熱量“火用”的利用率提高，因此系統(tǒng)所需要的熔融鹽質(zhì)量降低。

當(dāng)渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力為9MPa、進(jìn)氣溫度為550℃時(shí)，儲(chǔ)熱系統(tǒng)所需要的熔融鹽量最小，為 4 200t；當(dāng)渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力為4MPa、進(jìn)氣溫度為400℃時(shí)，儲(chǔ)熱系統(tǒng)所需要的熔融鹽量最大，為8 120t。熔融鹽儲(chǔ)熱溫度為550℃時(shí)，可用的儲(chǔ)熱溫差為260℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于400℃儲(chǔ)熱時(shí)的110℃的可用儲(chǔ)熱溫差，因此熔融鹽的需求量大為降低。

5.4渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力和溫度對(duì)儲(chǔ)氣室容積的影響

壓縮空氣儲(chǔ)能采用空氣作為儲(chǔ)能介質(zhì)，需要耐壓的儲(chǔ)氣空間存儲(chǔ)高壓空氣，一般可以選用地下鹽穴或者地面人工建造的承壓裝置。圖7給出了儲(chǔ)氣室容積與渦輪機(jī)進(jìn)口壓力和溫度的關(guān)系。在渦輪機(jī)的某一進(jìn)氣壓力下，隨著渦輪機(jī)進(jìn)氣溫度的升高，儲(chǔ)氣室的容積逐漸降低。由于渦輪機(jī)進(jìn)口溫度的提高，單位質(zhì)量的空氣做功能力提高，在發(fā)電量一定的情況下，所需要空氣的質(zhì)量相應(yīng)減少，儲(chǔ)氣空間也隨之減少。

圖7　儲(chǔ)氣室容積與渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力和溫度的關(guān)系Fig.7　Relationship between volume of air storage chamber and inlet air pressure and temperature

當(dāng)渦輪機(jī)的進(jìn)氣溫度固定后，儲(chǔ)氣室的容積隨著渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力的提高而增大。儲(chǔ)氣室的最高儲(chǔ)氣壓力設(shè)計(jì)為10MPa，隨著渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力的增加，儲(chǔ)氣室中可利用的壓力區(qū)間減小，單位儲(chǔ)氣空間中可用于發(fā)電的空氣質(zhì)量減少，因此在發(fā)電量一定的情況下，儲(chǔ)氣空間增大。

當(dāng)渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力為4MPa、進(jìn)氣溫度為550℃時(shí)，儲(chǔ)熱系統(tǒng)所需要的儲(chǔ)氣容積最小，為3.3萬(wàn)m3；當(dāng)渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力為9MPa，進(jìn)氣溫度為400℃時(shí)，儲(chǔ)氣系統(tǒng)所需要的儲(chǔ)氣容積最大，為 24.6萬(wàn) m3。系統(tǒng)配置參數(shù)不同，導(dǎo)致儲(chǔ)氣容積的差異巨大。而對(duì)于人工建造儲(chǔ)氣室的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)而言，儲(chǔ)氣室的成本占據(jù)系統(tǒng)總成本的比例很大，因此如何合理的選擇參數(shù)，優(yōu)化儲(chǔ)氣室的容積，將是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。

5.5渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力和溫度對(duì)儲(chǔ)能密度的影響

儲(chǔ)能密度是考核儲(chǔ)能系統(tǒng)的一個(gè)重要參數(shù)，本文以?xún)?chǔ)氣庫(kù)為研究對(duì)象，分析不同狀態(tài)參數(shù)下每m3儲(chǔ)氣空間所能存儲(chǔ)的電能情況。圖8給出了儲(chǔ)能密度與渦輪機(jī)進(jìn)口壓力和溫度的關(guān)系，由圖8可見(jiàn)，儲(chǔ)能密度隨著渦輪機(jī)進(jìn)口壓力的提高而下降，隨著渦輪機(jī)進(jìn)口溫度的升高而升高。

圖8　儲(chǔ)能密度與渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力和溫度的關(guān)系Fig.8　Relationship between energy storage density and inlet air pressure and temperature

儲(chǔ)氣室中的最高壓力為10MPa，當(dāng)渦輪機(jī)的進(jìn)口壓力固定時(shí)，單位儲(chǔ)氣空間中所能用來(lái)發(fā)電的空氣的質(zhì)量是定值。隨著渦輪機(jī)進(jìn)口溫度的提高，空氣的做功能力增強(qiáng)，相同質(zhì)量的空氣能夠輸出更多的電能，因而系統(tǒng)的儲(chǔ)能密度增加。

當(dāng)渦輪機(jī)的進(jìn)氣溫度恒定時(shí)，隨著渦輪機(jī)進(jìn)口壓力的增加，儲(chǔ)氣室中可利用的壓力區(qū)間減小，單位儲(chǔ)氣空間中可利用的空氣質(zhì)量減少，相應(yīng)其發(fā)電量也就減小，導(dǎo)致儲(chǔ)能密度下降。

由于本系統(tǒng)的儲(chǔ)能發(fā)電容量固定，因此系統(tǒng)的儲(chǔ)能密度與系統(tǒng)的儲(chǔ)氣室容積成反比，儲(chǔ)氣室越大，儲(chǔ)能密度越低。當(dāng)渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力為4MPa、進(jìn)氣溫度為550℃時(shí)，系統(tǒng)儲(chǔ)能密度最大，為12.12kW·h/m3；當(dāng)渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力為9MPa、進(jìn)氣溫度為400℃時(shí)，系統(tǒng)儲(chǔ)能密度最小，為1.63kW·h/m3。

5.6渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力和溫度對(duì)儲(chǔ)能效率的影響

儲(chǔ)能效率是衡量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)劣的最重要的參數(shù)，圖9給出了渦輪機(jī)儲(chǔ)能效率與進(jìn)口壓力和溫度的關(guān)系。由圖9可見(jiàn)，隨著渦輪機(jī)進(jìn)口壓力和溫度的升高，系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率也逐漸升高。

圖9　系統(tǒng)儲(chǔ)能效率與渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力和溫度的關(guān)系Fig.9　Relationship between energy storage efficiency and inlet air pressure and temperature

在發(fā)電量一定的情況下，提高渦輪機(jī)入口的溫度或者壓力，可以降低壓縮機(jī)的功耗，減少熔融鹽的蓄熱量，因此系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率獲得提升。當(dāng)渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力為9MPa、進(jìn)氣溫度為550℃時(shí)，系統(tǒng)儲(chǔ)能效率最高，達(dá)到50.6%。

為了獲得高儲(chǔ)能效率，應(yīng)盡可能地提高渦輪機(jī)入口的溫度和壓力。但是渦輪機(jī)入口溫度的提高受制于儲(chǔ)熱系統(tǒng)的儲(chǔ)熱極限，而渦輪機(jī)入口壓力的提高又會(huì)造成儲(chǔ)氣容積的增大。因此，探索高溫的儲(chǔ)熱系統(tǒng)、發(fā)掘低成本儲(chǔ)氣技術(shù)將是提高系統(tǒng)效率的關(guān)鍵。

6　結(jié)論

本文將熔融鹽儲(chǔ)熱與壓縮空氣儲(chǔ)能相結(jié)合，提出了一種采用熔融鹽儲(chǔ)熱的非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。基于目前常規(guī)的熔融鹽類(lèi)型，創(chuàng)建了系統(tǒng)的熱力流程，開(kāi)展了熱力學(xué)分析，并深入研究了100MW× 4h的儲(chǔ)能系統(tǒng)的熱力學(xué)特性和系統(tǒng)儲(chǔ)能特性。

1）采用熔融鹽儲(chǔ)熱的非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能基于常規(guī)成熟技術(shù)，該系統(tǒng)方案切實(shí)可行，特別是由于采用熔融鹽實(shí)現(xiàn)了高溫儲(chǔ)熱，使非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能擺脫了對(duì)高溫壓縮機(jī)的依賴(lài)，降低了系統(tǒng)的建設(shè)成本，提高了系統(tǒng)的可靠性和可操作性。

2）對(duì)于本文所提出的儲(chǔ)能系統(tǒng)，壓縮機(jī)功耗、熔融鹽儲(chǔ)熱功耗、儲(chǔ)熱系統(tǒng)熔融鹽質(zhì)量等參數(shù)隨著渦輪機(jī)進(jìn)口壓力和溫度的升高而降低；儲(chǔ)氣室容積隨著渦輪機(jī)進(jìn)口溫度升高而降低，隨渦輪機(jī)進(jìn)口壓力升高而升高；儲(chǔ)能密度隨著渦輪機(jī)進(jìn)口溫度升高而升高，隨渦輪機(jī)進(jìn)口壓力升高而降低；系統(tǒng)儲(chǔ)能效率隨著渦輪機(jī)進(jìn)口壓力和溫度升高而升高，當(dāng)渦輪機(jī)進(jìn)氣壓力為9MPa、進(jìn)氣溫度為550℃時(shí)，系統(tǒng)儲(chǔ)能效率最高，達(dá)到50.6%。

3）為了獲得更高的儲(chǔ)能效率，降低系統(tǒng)的建設(shè)成本，應(yīng)重點(diǎn)研究高溫蓄熱技術(shù)，探索更高儲(chǔ)熱溫度的熔融鹽介質(zhì)，提高熱能的品位，獲得高的電-熱轉(zhuǎn)換效率。此外，應(yīng)研究低成本的儲(chǔ)氣技術(shù)，探索利用地下鹽穴、巖洞、礦洞等特殊地質(zhì)條件進(jìn)行儲(chǔ)氣的可行性。

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Performance of Non-Supplementary Fired Compressed Air Energy Storage with Molten Salt Heat Storage

Xue Xiaodai1Chen Xiaotao1Mei Shengwei1Chen Laijun1Lin Qiyou2
（1. State Key Lab of Control and Simulation of Power Systems and Generation Equipments Tsinghua UniversityBeijing100084China 2. State Grid Wuhu Electric Power CompanyWuhu241027China）

A non-supplementary fired compressed air energy storage （CAES） with molten salt thermal storage is proposed in this paper. Combined molten salt with compressed air energy storage，this system can achieve mass storage and efficient conversion of electrical energy. The off-peak power or abandoned wind and photoelectric power is converted into high-grade thermal energy， which is stored in the molten salt heat storage system. Meanwhile the air is compressed to high pressure and then stored in the gas storage device. The high pressure air heated by the molten salt can drive turbine to generate electricity when it is needed. The process design is completed with basic principle of thermodynamic analysis， and the key factors that affect the system efficiency are explored. The results show that the storage efficiency can be significantly improved by increasing the thermal storage temperature and turbine inlet pressure， which could provide a reference for compressed air energy storage as well as the renewable energy.

Compressed air energy storage， molten salt heat storage， peak load shaving， efficiency of energy storage

TM715

薛小代男，1982年生，博士后，研究方向?yàn)閴嚎s空氣儲(chǔ)能、新能源綜合利用和高效熱力系統(tǒng)等。

E-mail： xuexiaodai@tsinghua.edu.cn

梅生偉男，1964年生，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)控制、災(zāi)變防治、混成控制及可再生能源發(fā)電等。

E-mail： meishengwei@tsinghua.edu.cn（通信作者）

2015-12-15改稿日期2016-02-06