绝热-近等温复合压缩储能过程热-湿-压耦合动态特性研究

李瑞雄; 郭子奥; 蔡旭超; 孙旭杰; 刘时进; 张宇飞; 孙昊; 王焕然; 席光

西安交通大学学报 ›› 2026, Vol. 60 ›› Issue (5) : 12 -23.

李瑞雄, 郭子奥, 蔡旭超, 孙旭杰, 刘时进, 张宇飞, 孙昊, 王焕然, 席光

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摘要

为了进一步明确复合压缩空气储能过程的能质转换机制及提升储能过程的能量转换效率，基于压缩干空气宏观质量和能量方程，通过引入非平衡态相变传热传质模型，建立了耦合蒸发冷凝的绝热-近等温复合压缩储能过程热湿传递模型。探究储能过程工质温度、压力、湿度参量的动态演化与竞合规律，进而明确复合压缩储能过程中热湿耦合作用对系统性能的影响机制。结果表明：液体活塞近等温压缩阶段的液相蒸发受温升/压升竞争机制调控，呈现非单调变化，膨胀阶段冷凝与蒸发现象极短时间内交替发生，表现出强烈的瞬态特征；缓冲罐出口空气的状态决定了液体活塞吸气阶段初始条件，而液体活塞的排气状态影响储气罐的冷凝强度，这种串并联耦合结构使储气罐内的冷凝效应沿系统传递并被放大，每日净冷凝能力达到11 586.75 g;储能过程工质蒸发与冷凝所涉及的潜热交换，显著改变了系统的热惯性与温度响应，蒸发吸热效应一定程度上延缓了气温上升，增强了过程的近等温特性，而冷凝放热效应减缓了温度下降速率，延长了中高温的持续时间；相较于绝热压缩空气储能系统，复合压缩可以提升3.15%～3.57%的系统效率。研究结果对复合压缩储能系统的运行优化具有理论指导意义。