張 彪，李陽(yáng)海，曹 泉

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學(xué)研究院，湖北 武漢 430077）

0 引言

中國(guó)作為全球第一大電力消費(fèi)國(guó)同時(shí)也是第一大碳排放國(guó)，電力在我國(guó)能源消費(fèi)與碳排放中占據(jù)重要地位。截至2021年底，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)23.8億kW，但其中火電裝機(jī)容量占比為56.58%，可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量占比僅為41.13%。從發(fā)電量來(lái)看，火電發(fā)電量占比為70.29%，可再生能源發(fā)電量占比為29.5%，其中風(fēng)光發(fā)電占比僅為9.7%，電力碳排放占全國(guó)碳排放總量的四成以上。同時(shí)考慮日益增長(zhǎng)的電氣化水平，電力系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型已成為我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略的重要組成部分，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)對(duì)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將起到關(guān)鍵作用［1-2］。

國(guó)家電網(wǎng)有限公司“雙碳”行動(dòng)方案指出，隨著新能源快速發(fā)展和新型用能設(shè)備廣泛接入，電力系統(tǒng)運(yùn)行特性發(fā)生顯著變化，需要統(tǒng)籌研究解決。新能源、直流電源等大量替代常規(guī)機(jī)組，電動(dòng)汽車、分布式能源、儲(chǔ)能等交互式用能設(shè)備廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)高比例可再生能源、高比例電力電子設(shè)備的“雙高”特征，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量持續(xù)下降，調(diào)頻、調(diào)壓能力不足。因此需要加強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力建設(shè)，推廣應(yīng)用大規(guī)模儲(chǔ)能裝置，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。在此背景下，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)以其成本低、容量大、壽命長(zhǎng)、清潔化，以及儲(chǔ)能時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)［3］，逐漸成為促進(jìn)新能源高效消納、增強(qiáng)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和靈活性、助力雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的有效解決方案。

傳統(tǒng)CAES 技術(shù)起源于上世紀(jì)50 年代［4］，屬補(bǔ)燃式，通過(guò)與燃?xì)廨啓C(jī)相配合，可靠性、穩(wěn)定性強(qiáng)，靈活性好，但系統(tǒng)中化石能源的消耗增加了溫室氣體排放，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。隨著設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，擺脫了對(duì)化石燃料的依賴，現(xiàn)代非補(bǔ)燃CAES技術(shù)得到發(fā)展，包括絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能、液態(tài)空氣儲(chǔ)能、等溫壓縮空氣儲(chǔ)能等，其中以先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)（AA-CAES）最具發(fā)展?jié)摿?。商業(yè)運(yùn)行及示范工程建設(shè)方面，德國(guó)及美國(guó)兩座商業(yè)化壓縮空氣儲(chǔ)能電站數(shù)十年的可靠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，檢驗(yàn)了壓縮空氣儲(chǔ)能電站長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性［5-6］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)自500 kW 至10 MW等不同容量規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能示范工程的先后投建，表明此項(xiàng)儲(chǔ)能技術(shù)在國(guó)內(nèi)已實(shí)現(xiàn)由理論研究階段向示范驗(yàn)證階段的突破［7-8］。尤其是最近一段時(shí)期，國(guó)內(nèi)湖北應(yīng)城、山東泰安、江蘇淮安等地有望實(shí)現(xiàn)單機(jī)300 MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目落地開工。

隨著壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)單機(jī)容量的增大，從機(jī)組運(yùn)行及控制角度來(lái)看，分析系統(tǒng)各組件功–能轉(zhuǎn)換特性、揭示多能流耦合機(jī)理、建立適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景的數(shù)學(xué)模型并分析其動(dòng)態(tài)特性，達(dá)到探索能效提升措施和優(yōu)化機(jī)組控制方案的目的十分必要。另外，建立涵蓋熱力、機(jī)電、電磁等各物理過(guò)程的大型壓縮空氣儲(chǔ)能全工況動(dòng)態(tài)仿真模型，設(shè)計(jì)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)自動(dòng)控制及儲(chǔ)能/釋能發(fā)電環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)控制技術(shù)、研究機(jī)組涉網(wǎng)特性及指標(biāo)定量評(píng)估，是當(dāng)前單機(jī)大容量壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)在新型電力系統(tǒng)和綜合能源系統(tǒng)充分發(fā)揮作用的重要前提。

1 壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的建模

AA-CAES 系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)多種能量形式傳遞與轉(zhuǎn)換的多能流復(fù)雜系統(tǒng)，主要由熱力、機(jī)械、電磁和電力3類部件構(gòu)成，各類部件之間的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間尺度相差較大，從電力、電磁系統(tǒng)部件的毫秒級(jí)至熱力系統(tǒng)部件的分鐘級(jí)、小時(shí)級(jí)。因此，AA-CAES 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性不但會(huì)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制策略產(chǎn)生影響，還會(huì)影響到AA-CAES系統(tǒng)在電力系統(tǒng)備用、實(shí)時(shí)調(diào)度等應(yīng)用領(lǐng)域中的應(yīng)用效果和相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)度策略。根據(jù)能否反映AA-CAES 系統(tǒng)的時(shí)變運(yùn)行特性，可以將AACAES系統(tǒng)模型分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型2類。

1.1 靜態(tài)模型

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)針對(duì)AA-CAES系統(tǒng)的熱力學(xué)仿真建模開展了大量的研究，并基于所構(gòu)建的系統(tǒng)熱力學(xué)模型，開展了AA-CAES 系統(tǒng)效率分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等內(nèi)容的研究。文獻(xiàn)［9］建立了一種壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)熱力學(xué)分析模型，并分析了系統(tǒng)儲(chǔ)能密度和儲(chǔ)能效率隨壓縮級(jí)數(shù)、壓縮結(jié)構(gòu)以及不同儲(chǔ)熱介質(zhì)影響下的變化規(guī)律；文獻(xiàn)［10］建立了一種定壓AA-CAES系統(tǒng)各單元模塊和系統(tǒng)的熱力學(xué)模型，利用數(shù)值模擬，揭示了換熱器效能、壓縮機(jī)總壓比、級(jí)數(shù)和壓比分配對(duì)系統(tǒng)效率的影響特性；文獻(xiàn)［11］建立了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)模型，在有無(wú)政策補(bǔ)貼的兩種計(jì)算條件下，針對(duì)某蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能電站實(shí)例進(jìn)行了財(cái)務(wù)分析、盈虧平衡分析以及敏感性分析；文獻(xiàn)［12］構(gòu)建了含低溫儲(chǔ)熱裝置的AA-CAES全系統(tǒng)靜態(tài)熱力學(xué)模型，并基于該模型分析了影響系統(tǒng)運(yùn)行效率的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)；文獻(xiàn)［13］搭建了一種采用熔鹽蓄熱的壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)流程模型，分析了系統(tǒng)的熱力學(xué)運(yùn)行特性，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；文獻(xiàn)［14］針對(duì)火電機(jī)組靈活改造，提出一種壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)與火電機(jī)組的耦合方案，利用Ebsilon 軟件建立了亞臨界火電機(jī)組和壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的耦合熱力學(xué)模型，儲(chǔ)能階段利用壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)生的壓縮熱加熱火電機(jī)組的凝結(jié)水，釋能階段利用火電機(jī)組的抽汽加熱進(jìn)入膨脹機(jī)做功的高壓空氣，分析了該種方案的熱耗率和能量利用系數(shù)；文獻(xiàn)［15］建立了面向AA-CAES 系統(tǒng)能量分析和?分析的系統(tǒng)模型，仿真分析表明，隨著壓縮機(jī)、透平和換熱器級(jí)數(shù)的增加，AA-CAES系統(tǒng)的效率也能夠在一定程度上得到提升。

從上述各類文獻(xiàn)的壓縮空氣靜態(tài)建模來(lái)看，當(dāng)主要用于分析AA-CAES系統(tǒng)的能量傳遞與損失機(jī)理、效率優(yōu)化方法、變工況運(yùn)行特性等關(guān)鍵問(wèn)題時(shí)，該類模型能夠起到很好的輔助分析作用，其缺點(diǎn)是無(wú)法反映AA-CAES系統(tǒng)中各關(guān)鍵物理量的動(dòng)態(tài)時(shí)域變化過(guò)程，也即需要進(jìn)行對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模。動(dòng)態(tài)模型主要由能夠反映系統(tǒng)熱動(dòng)態(tài)和機(jī)電動(dòng)態(tài)的時(shí)域微分方程組構(gòu)成，用于分析AA-CAES系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性，并可作為研究AA-CAES 動(dòng)態(tài)控制策略?？傊瑥睦碚撋舷到y(tǒng)地構(gòu)建AA-CAES系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，搭建其全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模型，進(jìn)而開展動(dòng)態(tài)仿真分析，掌握其系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性，是促進(jìn)AA-CAES技術(shù)廣泛應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)之一［16］。

1.2 動(dòng)態(tài)模型

壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的研究是當(dāng)下的熱點(diǎn)，通過(guò)對(duì)已披露的文獻(xiàn)和資料來(lái)看，已有針對(duì)鹽穴或其他儲(chǔ)氣設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行特性分析的局部動(dòng)態(tài)模型、關(guān)于壓縮機(jī)或透平機(jī)等主要設(shè)備部件的變工況動(dòng)態(tài)模型，以及關(guān)于CAES 系統(tǒng)的全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模型。文獻(xiàn)［17］以華北電力大學(xué)STAR-90 仿真系統(tǒng)為建模平臺(tái)，分別建立了早期由清華大學(xué)物理化學(xué)研究所、中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)電力科學(xué)研究院共同研究開發(fā)TICC-500 系統(tǒng)和中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所1.5 MW的示范系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真模型；文獻(xiàn)［18］構(gòu)建了填充床儲(chǔ)熱器的動(dòng)態(tài)仿真模型，并將其應(yīng)用于AACAES系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析仿真中，通過(guò)循環(huán)迭代法獲得系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果；基于所構(gòu)建的模型，詳細(xì)分析了填充床儲(chǔ)熱器動(dòng)態(tài)特性和變工況運(yùn)行特性對(duì)AA-CAES 系統(tǒng)運(yùn)行性能的影響；文獻(xiàn)［19］基于AA-CAES電站的熱力學(xué)特性，建立能夠反映AA-CAES電站變工況條件下運(yùn)行特性的儲(chǔ)能電站運(yùn)行約束模型，在考慮AACAES 電站在自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）階段的功率調(diào)節(jié)不確定性的基礎(chǔ)上，建立了含AA-CAES 電站的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)度模型；文獻(xiàn)［20］基于模塊化和集總參數(shù)思想，在APROS 平臺(tái)上建立了AA-CAES 的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，分析該系統(tǒng)儲(chǔ)能、釋能階段的動(dòng)態(tài)特性，建立了并網(wǎng)調(diào)速系統(tǒng)控制模型，通過(guò)典型擾動(dòng)下的響應(yīng)分析，獲得優(yōu)化的控制策略。

近幾年CAES技術(shù)不斷迭代升級(jí)，在膨脹機(jī)、壓縮機(jī)等裝備制造及系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成方面都有長(zhǎng)足的發(fā)展，但在CAES的深刻反應(yīng)內(nèi)部機(jī)理的動(dòng)態(tài)仿真模型、控制系統(tǒng)及調(diào)節(jié)特性、入網(wǎng)條件、與大電網(wǎng)耦合特性等方面研究較少，制約了CAES 技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用?？偠灾?，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)全工況全系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型的研究相對(duì)較少，只限于小容量CAES 系統(tǒng)或局部部件，不能適應(yīng)即將到來(lái)的單機(jī)大容量壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)示范工程的研究需要。

2 壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制技術(shù)

壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制技術(shù)包括場(chǎng)站內(nèi)主輔設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)及關(guān)鍵參數(shù)模擬量控制系統(tǒng)、網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制技術(shù)、調(diào)度運(yùn)行控制技術(shù)等方面。

場(chǎng)站內(nèi)控制技術(shù)，文獻(xiàn)［21］以1 MW 多級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)為研究對(duì)象，在“以電定熱”和“以熱定電”兩種模式下，以儲(chǔ)熱熱量消耗最小和輸出電功率最大建立優(yōu)化模型并進(jìn)行求解，該控制策略可解決多級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)在變工況下的能量調(diào)配和運(yùn)行參數(shù)制定問(wèn)題；文獻(xiàn)［22］利用反饋線性化方法將儲(chǔ)氣室多輸入、多輸出非線性模型線性化，再對(duì)系統(tǒng)選擇合適的極點(diǎn)，應(yīng)用多變量極點(diǎn)配置方法對(duì)儲(chǔ)氣室氣體溫度和壓力進(jìn)行控制；文獻(xiàn)［23］將新能源發(fā)電中的變流器控制技術(shù)引入壓縮儲(chǔ)能控制系統(tǒng)，結(jié)合相似理論進(jìn)行了膨脹釋能環(huán)節(jié)的最高效率點(diǎn)跟蹤控制仿真研究，結(jié)果表明，采用變流器的轉(zhuǎn)速控制可使膨脹機(jī)在不同功率水平下實(shí)現(xiàn)效率最優(yōu)；文獻(xiàn)［24］以非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要設(shè)備即換熱器為對(duì)象，建立數(shù)學(xué)建模和控制算法，對(duì)其進(jìn)行換熱過(guò)程模擬仿真，改善了換熱器系統(tǒng)的控制效果，并提高換熱效率；文獻(xiàn)［25］介紹了一種使用PLC實(shí)現(xiàn)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)氣室溫度和壓力控制方案，是為數(shù)不多的介紹CAES 系統(tǒng)實(shí)際工程項(xiàng)目的控制系統(tǒng)相關(guān)信息的文獻(xiàn)；文獻(xiàn)［26］通過(guò)分析甩負(fù)荷過(guò)程中解耦電網(wǎng)后的動(dòng)作過(guò)程，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速飆升過(guò)高等問(wèn)題，提出在膨脹機(jī)組級(jí)間增加隔斷閥的改進(jìn)方案，通過(guò)比較改進(jìn)前后的仿真結(jié)果，驗(yàn)證了改進(jìn)后轉(zhuǎn)速保護(hù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的高效性及穩(wěn)定性，為提高壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)膨脹機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的安全性和機(jī)組的控制邏輯設(shè)計(jì)提供了一定思路。

網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)方面，文獻(xiàn)［27］基于APROS仿真平臺(tái)建立了10 MW AA-CAES 仿真模型，設(shè)計(jì)了一種在寬負(fù)荷范圍內(nèi)的3套PID優(yōu)化控制方案，仿真表明，該方案可使得機(jī)組調(diào)頻性能指標(biāo)滿足輔助調(diào)頻服務(wù)的經(jīng)濟(jì)效益要求；文獻(xiàn)［28］根據(jù)壓縮空氣儲(chǔ)能可分為儲(chǔ)能和釋能兩個(gè)獨(dú)立過(guò)程的特點(diǎn)，提出CAES 系統(tǒng)雙向參與響應(yīng)電網(wǎng)一次調(diào)頻的設(shè)計(jì)構(gòu)想，并給出了建議的調(diào)節(jié)不等率、限幅等參數(shù)，但未見工程實(shí)施；文獻(xiàn)［29］在MATLAB/SIMULINK 平臺(tái)建立了60 MW 充電/70 MW放電的補(bǔ)燃型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)和風(fēng)電滲透測(cè)試系統(tǒng)的仿真模型，提出了一種基于模糊控制的CAES 調(diào)頻方法，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證；文獻(xiàn)［30］建立了12.5 MW液化空氣儲(chǔ)能機(jī)組的仿真模型，并結(jié)合無(wú)窮大電網(wǎng)模型，模擬了儲(chǔ)能系統(tǒng)在空載沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)以及電網(wǎng)調(diào)頻工況下的參數(shù)變化，分析了液化空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)作為新的輔佐新能源電網(wǎng)調(diào)頻技術(shù)的可行性及其動(dòng)態(tài)特性；文獻(xiàn)［31］建立了鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站釋能環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，提出一種基于鹽穴儲(chǔ)氣的先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能電站調(diào)相運(yùn)行模式，以微量的高壓空氣及熱能損耗為代價(jià)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)無(wú)功電壓支撐的功能，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。

優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行及耦合綜合能源方面，文獻(xiàn)［32］建立了考慮CAES 電站、風(fēng)電和火電機(jī)組協(xié)調(diào)互動(dòng)的電力系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度模型，驗(yàn)證了CAES 電站在提升系統(tǒng)運(yùn)行收益方面和降低系統(tǒng)運(yùn)行成本方面的作用；文獻(xiàn)［33］綜合考慮了CAES電站、常規(guī)機(jī)組、快速啟停機(jī)組、風(fēng)電和需求響應(yīng)資源的調(diào)度特性，計(jì)及風(fēng)電、負(fù)荷和價(jià)格型需求響應(yīng)的預(yù)測(cè)不確定性，建立了含CAES 電力系統(tǒng)日前-日內(nèi)協(xié)調(diào)調(diào)度模型，并仿真驗(yàn)證了模型的有效性；文獻(xiàn)［34］以風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行收益最大化為目標(biāo)，建立了考慮壓縮空氣儲(chǔ)能變工況特性的運(yùn)行優(yōu)化模型，采用一種分段線性化方法擬合風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)變工況特性并設(shè)計(jì)優(yōu)化運(yùn)行策略；文獻(xiàn)［35］提出了一種計(jì)及熱電聯(lián)供聯(lián)儲(chǔ)特性的含AA-CAES 能源站的電-熱綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法，考慮了負(fù)荷綜合需求響應(yīng)和熱網(wǎng)管道傳熱延遲和損耗等動(dòng)態(tài)特性，建立了以系統(tǒng)機(jī)組發(fā)電成本、購(gòu)電成本、綜合需求響應(yīng)成本以及棄風(fēng)懲罰成本之和為最小的日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，并進(jìn)行了算例分析。

從以上壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)控制技術(shù)的幾方面研究現(xiàn)狀來(lái)看，研究的范圍較為廣泛，包含了壓縮空氣場(chǎng)站內(nèi)關(guān)鍵參數(shù)的控制、換熱回?zé)岬认到y(tǒng)的運(yùn)行控制、調(diào)頻調(diào)峰的性能分析、透平發(fā)電機(jī)的保護(hù)及控制、耦合新能源發(fā)電的控制、優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行控制以及納入綜合能源系統(tǒng)的控制等。同時(shí)，大部分研究仍停留在理論研究和仿真計(jì)算階段，在現(xiàn)有的壓縮空氣示范工程中并未見相關(guān)報(bào)道。

3 結(jié)語(yǔ)

在“雙碳”背景下，隨著電源結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化調(diào)整和新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)步推進(jìn)，能源行業(yè)將進(jìn)一步加大對(duì)包括壓縮空氣儲(chǔ)能在內(nèi)的大規(guī)模清潔物理儲(chǔ)能的需求。本文梳理了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)在理論建模、系統(tǒng)仿真和控制技術(shù)等方面的研究成果，并在此基礎(chǔ)上提出部分后期的研究建議。

1）壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)涵蓋了熱力、電磁、機(jī)電等多時(shí)間尺度物理過(guò)程，對(duì)其構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型應(yīng)能滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的研究需要，包含精確反應(yīng)熱力過(guò)程特性、調(diào)頻調(diào)峰的電網(wǎng)支撐特性、旋轉(zhuǎn)備用的熱耗特性、變工況運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)特性、多能聯(lián)供特性，以及滿足人機(jī)交互的仿真培訓(xùn)功能等。

2）壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)場(chǎng)站內(nèi)關(guān)鍵參數(shù)的控制既有如壓力、溫度的常規(guī)熱工過(guò)程控制，也包含電壓、無(wú)功等機(jī)電、電磁控制。在保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，引入智能控制算法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)快速、穩(wěn)態(tài)偏差合理，提升整體自動(dòng)化水平。

3）隨著新能源發(fā)電和其它可再生能源的接入，電網(wǎng)形態(tài)和運(yùn)行方式也在發(fā)生變化，并且隨著壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的效率不斷提升和單機(jī)容量的不斷增大，對(duì)其整體運(yùn)行自動(dòng)控制提出了更高的要求。CAES 系統(tǒng)需要在一次儲(chǔ)能、釋能的完整循環(huán)周期運(yùn)行，也需要在儲(chǔ)能和釋能之間頻繁切換，同時(shí)也面臨在調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相等各種運(yùn)行方式的切換，而其固有的寬負(fù)荷變工況運(yùn)行特性也使得控制問(wèn)題變得進(jìn)一步復(fù)雜。因此，CAES系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)斷點(diǎn)適當(dāng)、判據(jù)合理、操作簡(jiǎn)便、安全可靠、工況覆蓋面廣的一鍵啟停（APS）功能，同時(shí)考慮通過(guò)控制技術(shù)提升系統(tǒng)整體能效的可能性。

4）在新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)中，包含壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)在內(nèi)的大規(guī)模清潔物理儲(chǔ)能系統(tǒng)和智能電網(wǎng)及綜合能源系統(tǒng)的發(fā)展將呈現(xiàn)相互促進(jìn)的協(xié)同發(fā)展。因此，通過(guò)試驗(yàn)方式合理評(píng)估大型單機(jī)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的涉網(wǎng)功能并進(jìn)行指標(biāo)定量分析，如調(diào)峰、調(diào)頻、無(wú)功支撐、備用、多能流（冷熱電）聯(lián)供等，是豐富其應(yīng)用場(chǎng)景和充分挖掘輔助服務(wù)價(jià)值潛力所必須的研究工作。