空气补热型与耦合热泵型压缩空气储能系统供热能力研究

李保岐; 何阳; 陈海生; 徐玉杰; 邓建强

西安交通大学学报 ›› 2026, Vol. 60 ›› Issue (5) : 24 -34.

李保岐, 何阳, 陈海生, 徐玉杰, 邓建强

作者信息 +

Author information +

文章历史 +

摘要

绝热压缩空气储能系统（A-CAES）运行过程中冷、热、电多能流强烈耦合、输出此消彼长，且相较于供电能力其供热能力不足，针对高热负荷的应用场景，提出了空气补热型（SH-CAES）与热泵耦合型（HP-CAES）两种耦合系统以强化A-CAES的供热能力。基于600户居民小区供电和供热需求，设计了3 MW/22.5 MW·h的A-CAES、SH-CAES、HP-CAES 3种储能系统，通过构建3种储能系统的热力学模型，比较了不同环境温度、压缩/膨胀机级数及预热水流量下3种储能系统性能。研究结果表明，在保障供电需求的情况下，SH-CAES在相对低温的高纬度环境中供热效率H_E最高，H_E为98.7%,较传统热电厂集中供热（CHTP）提升33.7%;HP-CAES在相对高温的低纬度环境中H_E最高，H_E为133.05%,较CHTP提升68.05%。随着压缩机级数、膨胀机级数及预热水流量降低，SH-CAES与HP-CAES系统对外热输出增加。经济性分析结果表明，SH-CAES与HP-CAES在低纬度时静态投资回收期较A-CAES分别缩短了20.75%与31.08%,较CHTP分别缩短了43.26%与52.28%。该研究为区域低碳、高效、经济地供热提供了新的技术路径和理论参考。