周升輝 ，何陽 ，陳海生 ，徐玉杰 ，鄧建強

（1西安交通大學，陜西 西安 710049；2中國科學院工程熱物理研究所，北京 100190）

可再生能源發(fā)電預計是未來增長最快的發(fā)電能源，可再生能源存在時間和空間上的分布不均和不連續(xù)，而能源儲存可以有效解決可再生能源并網發(fā)電的難題。壓縮空氣儲能(compressed air energy storage，CAES)是大規(guī)模儲能技術之一，具有使用壽命長、成本低和維護費用少等優(yōu)點[1]。其中，絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)(adiabatic CAES，A-CAES)的壓縮熱被儲存在儲熱設備中，在釋能過程中，壓縮空氣在進入膨脹機前被儲存的壓縮熱加熱，提高了系統(tǒng)循環(huán)效率[2]。

熱力學性能強化一直是A-CAES儲能系統(tǒng)的研究熱點。Peng等[3]研究了把填充床用作儲熱設備的A-CAES儲能系統(tǒng)，使用高度為5 m、高徑比為5的填充床，儲能系統(tǒng)具有更好的熱性能和較低的經濟成本，對膨脹機組出口空氣熱量用回熱器回收利用，可提高系統(tǒng)循環(huán)效率約5%。Yang等[4]研究了A-CAES中換熱器壓降損失和換熱效能對系統(tǒng)循環(huán)效率的影響，當不考慮換熱器的壓降損失時，提高換熱器餓換熱效能可有效提高系統(tǒng)循環(huán)效率，當考慮換熱器換熱壓降時，系統(tǒng)循環(huán)效率隨換熱效能的增大先增大后減小。Zhang等[5]建立了A-CAES的等體積-等溫、等體積絕熱、等壓-等溫和等壓-絕熱等四個儲氣罐模型，其中當壓縮機和膨脹機級數(shù)確定時，使用等體積-等溫的儲氣罐模型，具有最大循環(huán)效率。

A-CAES的儲氣室體積恒定，其壓縮機組和膨脹機組定壓運行還是滑壓運行，取決于壓縮機組出口或者膨脹機組入口是否安裝節(jié)流閥，滑壓運行中，儲氣室壓力的變化會導致壓縮機組或者膨脹機組的工作偏離設計工況[6]。而在定壓運行中，使用節(jié)流閥會帶來節(jié)流損失。Guo等[7]研究了在不同載荷、不同環(huán)境溫度下運行的壓縮空氣儲能系統(tǒng)性能，同時研究計算了膨脹機組在定壓和滑壓運行模式下系統(tǒng)的循環(huán)效率，滑壓工作模式下的系統(tǒng)循環(huán)效率比定壓模式下高1.74%。Han等[8]提出了以A-CAES儲能系統(tǒng)為基礎的冷、熱、電三聯(lián)產系統(tǒng)，并研究了壓縮機在滑壓、定滑壓和定壓三種工作模式下的系統(tǒng)性能，其中壓縮機滑壓工作模式下的系統(tǒng)循環(huán)效率最高為51.48%，定壓工作模式下有最大儲能密度17.6 MJ/m3。Guo等[9]對膨脹機組入口安裝節(jié)流閥的儲能系統(tǒng)進行了系統(tǒng)模擬，發(fā)現(xiàn)節(jié)流閥給系統(tǒng)帶來3.64%的不可逆能量損失。

噴射器利用高壓流體引射低壓流體，獲得中間壓力流體，可以回收高壓流體因節(jié)流而損耗的部分壓力能。Chen等[10]提出了在壓縮空氣儲能系統(tǒng)釋能過程應用噴射器的方案，壓縮空氣被儲存到多個儲氣室里，高壓儲罐的空氣用作噴射器主動流，低壓儲氣罐空氣用作引射流，獲得的中間壓力空氣進入膨脹機做功，與傳統(tǒng)的壓縮空氣儲能系統(tǒng)相比，該方法使系統(tǒng)循環(huán)效率提高接近2.0%，經濟效益提高超過21.0%。本文作者團隊[11]曾提出了一種多噴射器強化充能的系統(tǒng)優(yōu)化方案，在儲氣階段利用串聯(lián)的多個噴射器引射環(huán)境空氣，壓縮機組定壓運行，模擬計算表明系統(tǒng)循環(huán)效率提高接近2.34%。

總結現(xiàn)有的研究，利用引射器充能目前已經開始受到關注，但是目前研究還不夠系統(tǒng)和全面，缺少完整的性能評價和對比介紹。在前期工作的基礎上，本文完整提出了采用多噴射器和單噴射器兩種強化壓縮空氣充能過程的儲能系統(tǒng)，對兩個系統(tǒng)構建了熱動力學模型，開展模擬研究并對比分析結果，所得結論對豐富壓縮空氣儲能系統(tǒng)理論提供了參考。

1 系統(tǒng)介紹

將多噴射器運用于強化充能過程，可減少壓縮機直接連接節(jié)流閥帶來的高壓節(jié)流損失，還可因噴射器引射大氣空氣，能夠增大儲氣罐入口的質量流量，減少壓縮機組的工作時間。由于壓縮機組最高級壓縮機壓比大，滑壓運行范圍寬，如果僅在最高級壓縮機后引入噴射器，同樣能夠減小高壓流體節(jié)流損失，并縮小高壓壓縮機滑壓運行工況范圍，有利于機組穩(wěn)定運行。通過理論分析，本文構建了多噴射器強化儲能系統(tǒng)和單噴射器強化儲能系統(tǒng)并展開討論。

1.1 多噴射器強化充能

多噴射器強化儲能系統(tǒng)如圖1所示，該系統(tǒng)由5級壓縮機、5個冷卻(換熱)器、5個儲氣罐、5個噴射器、4級膨脹機、4個加熱(換熱)器、2個泵、1個儲熱油罐、1個儲冷油罐以及相關管道和閥門組成。儲氣罐前配置節(jié)流閥，壓縮機組和噴射器的工作流量均保持穩(wěn)定。噴射器的主動流流量等于壓縮機組的工作流量，配置于壓縮機低壓級后的第1噴射器引射流為環(huán)境空氣，可以通過調節(jié)第噴射器的引射流流量來控制引射比的大小，且其后各噴射器的引射比保持相同。每個噴射器出口的空氣分成兩股，一部分被后級壓縮機壓縮，一部分被后級噴射器引射。其充能過程被分為兩個階段：第一充能階段，儲氣罐的空氣壓力小于最后一級噴射器臨界壓力，多個噴射器同時參與充能；當儲氣罐空氣壓力大于最后一級噴射器臨界壓力時，噴射器停止工作，進入第二充能階段，系統(tǒng)僅依靠壓縮機組充能。

圖1 多噴射器強化儲能系統(tǒng)工作原理圖Fig.1 Schematic diagram of A-CAES with multiple ejectors in charging process

在第一充能階段，大氣空氣依次進入第一至第五級壓縮機升溫升壓，每級壓縮機后均安裝冷卻器為壓縮空氣降溫。儲氣罐用來儲存空氣，體積較大，前幾級噴射器后設置有緩沖罐，體積較小。在釋能過程中，第五個儲氣罐出口空氣經節(jié)流閥降壓至恒定壓力，然后壓縮空氣依次進入第一至第四個加熱器升溫，并依次進入第一至第四級膨脹機做功和降溫降壓，第四級膨脹機出口為常壓空氣。當?shù)谖鍌€儲氣罐中空氣壓力等于初始儲氣壓力時，結束釋能過程。

1.2 單噴射器強化充能

為探索噴射器的充能應用，本文還提出了單噴射器強化充能系統(tǒng)。如圖2所示，系統(tǒng)由4級壓縮機、4個冷卻器、1個儲氣罐、1個噴射器、4級膨脹機、4個加熱器、2個泵、1個儲熱水罐、1個儲冷水罐、1個三通閥以及相關管道和閥門組成。該系統(tǒng)僅有一個噴射器被安裝到最后一級壓縮機與儲氣罐之間，壓縮機組定轉速運行。其充能過程仍然分為兩個階段：第一充能階段，儲氣罐的空氣壓力小于噴射器的臨界壓力，倒數(shù)第2級壓縮機后的空氣被三通閥分為兩股流體，一股流體經三通閥后進入第四級壓縮機被壓縮，然后作為主動流進入噴射器，另一股流體經三通閥后作為引射流進入噴射器，被噴射器混合后的空氣直接注入儲氣罐；第二充能階段，儲氣罐的空氣壓力大于噴射器臨界壓力，噴射器停止工作，系統(tǒng)僅依靠壓縮機組充能?？紤]到單噴射器儲能系統(tǒng)并沒有引射額外的環(huán)境空氣增加充注流量，若同多噴射器系統(tǒng)一樣保持壓縮機組定壓模式運行，則系統(tǒng)的收益非常有限，因此在本文分析中，設定單噴射器系統(tǒng)中的壓縮機組在第二充能階段為滑壓運行，其出口壓力隨儲氣罐壓力的增加而增加，下文進一步分析單噴射器設置對壓縮機組運行穩(wěn)定性的積極影響。單噴射器系統(tǒng)釋能過程同多噴射器系統(tǒng)。

圖2 單噴射器強化儲能系統(tǒng)工作原理圖Fig.2 Schematic diagram of A-CAES with one ejector in charging process

2 數(shù)學模型

2.1 模擬計算假設

為了模擬計算多噴射器儲能系統(tǒng)和單噴射器儲能系統(tǒng)，需對儲能系統(tǒng)模型進行簡化：忽略各個設備的動能、勢能對系統(tǒng)性能的影響；壓縮機、膨脹機和噴射器工作過程中不與環(huán)境發(fā)生熱量交換；空氣被視為理想氣體。

此外，對于多噴射器強化充能的儲能系統(tǒng)：①各個噴射器的引射比相同；②儲氣罐內空氣溫度恒定，保持為環(huán)境溫度；③緩沖罐用于穩(wěn)定空氣壓力，其體積可忽略。

對于單噴射器強化充能的儲能系統(tǒng)：儲氣罐壁溫保持恒定。

2.2 壓縮機模型

第i級壓縮機的功率

式中，mC,i為第i級壓縮機工作流量；hC,i,out和hC,i,in分別為壓縮機進出口空氣比焓。

壓縮機機組消耗的總能量

多噴射器強化儲能和單噴射器強化儲能系統(tǒng)，儲能過程均由兩個儲能階段組成，t0為儲能開始時間；t1為第一充能階段結束時間；t2為第二充能階段結束時間；N為壓縮機級數(shù)。

對于單噴射器儲能系統(tǒng)，第二充能階段壓縮機組滑壓運行，壓縮機的無量綱壓比和效率[12]

式中，c4=3，p=1.8，q=1.8。

對于多噴射器儲能系統(tǒng)，壓縮機組在噴射器和節(jié)流閥的共同作用下，一直在設計工況下運行。對于單噴射器儲能系統(tǒng)，在第一充能階段，由于第四級壓縮機入流流量減小，需要考慮第四級壓縮機失速的問題。文獻[13]將式(10)中失速邊界SM的值設置為18%；在第二充能階段，壓縮機組滑壓運行，在較低儲氣壓力條件下，壓縮機組有堵塞的風險，堵塞邊界處壓縮機的等熵效率為設計工況下等熵效率的85%[14]。通過式(11)可以計算壓縮機的堵塞裕度，δC＞0的條件下，壓縮機組才能安全穩(wěn)定工作，δC越大，表明壓縮機越不容易出現(xiàn)堵塞狀況。在本文計算工況下，通過噴射器引射比的選擇，避開了第四級壓縮機的失速和整個壓縮機組的堵塞工況。

式中，β為壓縮比；m為質量流量；下標C,su表示壓縮機的失速工況；下標C,i表示第i級壓縮機；C,0表示壓縮機的設計工況；C,max表示壓縮機的堵塞工況。

2.3 膨脹機模型

第i級膨脹機的功率

式中，t2為釋能過程開始時間；t3為釋能過程結束時間；N為膨脹機級數(shù)。

2.4 噴射器模型

噴射器引射比定義為引射流流量與主動流流量的比值[15]

對于多噴射器儲能系統(tǒng)，壓縮機組的工作流量大小等于噴射器的主動流流量。對于單噴射器儲能系統(tǒng)，第四級壓縮機的工作流量等于噴射器的主動流流量

噴射器主動流噴嘴

噴射器吸氣腔

噴射器混合段

噴射器擴壓段

忽略噴射器進、出口動能影響，根據(jù)能量守恒，可得方程

噴射器噴射主動流噴嘴處、混合段和擴壓段的等熵效率分別取值：ηn=0.85，ηm=0.95和ηd=0.85，不考慮噴射器吸氣腔的摩擦損失[15]。

2.5 加熱/冷卻器模型

多噴射器強化充能系統(tǒng)的加熱/冷卻器出口溫度和壓力

式中，ω為加熱/冷卻器的壓力降低比值，本文取值3%[10]，T0和ΔT分別為環(huán)境溫度和進出口換熱溫差。

單噴射器強化充能系統(tǒng)的加熱/冷卻換熱器出口壓力

空氣經過加熱/冷卻器進行熱量交換，會產生0.02 MPa的壓力降低[16]。

2.6 儲氣罐模型

根據(jù)質量守恒

對于多噴射器儲能系統(tǒng)[17]

對于單噴射器儲能系統(tǒng)[16]

2.7 單噴射器系統(tǒng)三通閥模型

第三級壓縮機出口空氣被三通閥分為兩股流體，其中一股流體在第四級壓縮機的抽吸作用下進入第四級壓縮機入口，假設該股流體流經三通閥的過程中比焓保持不變，壓力降低，體積流量相同；另一股流體保持狀態(tài)不變流入噴射器引射流入口。

2.8 系統(tǒng)性能評價

用系統(tǒng)循環(huán)效率評估系統(tǒng)能源利用情況

圖3和圖4分別展示了多噴射器強化儲能系統(tǒng)和單噴射器強化儲能系統(tǒng)的工作流程。

圖3 多噴射器強化儲能系統(tǒng)工作流程圖Fig.3 Flow chart of A-CAES with multiple ejectors in charging process

圖4 單噴射器強化儲能系統(tǒng)工作流程圖Fig.4 Flow chart of A-CAES with one ejector in charging process

3 模擬結果與討論

本文對多噴射器儲能系統(tǒng)(adiabatic compressed air energy storage with multiple ejectors in charging process，MEA-CAES)定壓模式和同樣定壓模式的A-CAES系統(tǒng)進行了模擬計算和對比，分析了噴射器引射比對MEA-CAES系統(tǒng)的儲氣時間影響，以及引射比、初始儲氣壓力、加熱/冷卻器換熱溫差對系統(tǒng)循環(huán)效率的影響。

然后分別對單噴射器儲能系統(tǒng)(adiabatic compressed air energy storage with single ejector in charging process，SEA-CAES)滑壓模式、同樣滑壓模式的A-CAES(adiabatic compressed air energy storage under sliding-pressure operation mode，SA-CAES)，以及定壓模式的A-CAES展開模擬計算，并將SEA-CAES的計算結果與SA-CAES和A-CAES的計算結果進行對比分析，研究噴射器引射比、初始儲氣壓力對SEA-CAES的堵塞裕度和系統(tǒng)循環(huán)效率的影響。

3.1 多噴射器系統(tǒng)模擬

MEA-CAES和A-CAES的系統(tǒng)設置如表1所示。5級壓縮機等壓比設置，膨脹機前三級膨脹機膨脹比相同，低壓級膨脹機的膨脹比隨儲氣罐初始儲氣壓力的增大而增大。

表1 MEA-CAES和A-CAES系統(tǒng)的重要參數(shù)Table 1 The important parameters of MEA-CAES and A-CAES

MEA-CAES系統(tǒng)的儲氣時間和噴射器引射的空氣累積質量隨噴射器引射比的變化規(guī)律如圖5所示，當初始儲氣壓力為4.8 MPa，加熱/冷卻器的進出口換熱溫差為5 K時，引射比從0.11增大至0.18，根據(jù)能量守恒，噴射器的臨界壓力隨引射比的增大而減小，則噴射器工作時間(第一充能階段)隨引射比的增大而減小，第二充能階段隨引射比的增大而增大。從圖5可知，經噴射器引射的空氣累積質量隨引射比的增大而減小，即隨著噴射器引射比的增加導致噴射器臨界壓力降低帶來的不利影響，大于引射比增加帶來的噴射器出口流量增大對儲能系統(tǒng)的有利影響，減小引射比更有助于延長噴射器的工作時間，縮短壓縮機組工作總時間，提高系統(tǒng)效率。當引射比為0.11時，噴射器最多可引射空氣8687 kg(占儲氣罐儲能過程中儲存的總空氣質量的2.91%)，噴射器工作了2.19 h，儲氣總時長為8.06 h，比A-CAES縮短了0.24 h。

MEA-CAES的系統(tǒng)循環(huán)效率的變化規(guī)律如圖6所示，當初始儲氣壓力和加熱/冷卻器換熱溫差恒定時，系統(tǒng)循環(huán)效率隨引射比的增大而減小，圖5中噴射器引射的空氣累積質量隨引射比的增大而減小也間接解釋了出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因。當引射比和加熱/冷卻器換熱溫差恒定時，系統(tǒng)循環(huán)效率隨初始儲氣壓力的增大而增大。當初始儲氣壓力和引射比保持恒定時，在不同加熱/制冷器換熱溫差條件下，系統(tǒng)循環(huán)效率隨引射比和初始儲氣壓力的變化規(guī)律相似，但較低換熱溫差條件下，系統(tǒng)循環(huán)效率更高。加熱/冷卻器的換熱溫差越小，表明空氣與換熱介質的熱交換進行得越充分，冷卻器出口的空氣溫度更低，減少了壓縮機組的能量消耗，加熱器的出口空氣溫度更高，增大了壓縮空氣在膨脹機組中的做功能力。當初始儲氣壓力為6.0 MPa，換熱溫差為5 K，引射比為0.11時，多噴射器儲能系統(tǒng)的系統(tǒng)循環(huán)效率達到最大值67.72%。此外，通過與A-CAES系統(tǒng)的模擬計算結果進行對比分析，在較低初始儲氣壓力、較小引射比和較低加熱/冷卻器換熱溫差條件下，噴射器對系統(tǒng)循環(huán)效率的提高效果更明顯。當初始儲氣壓力為4.2 MPa，引射比為0.11，換熱溫差為5 K時，MEA-CAES定壓運行模式的系統(tǒng)循環(huán)效率為64.59%，比A-CAES定壓運行模式的循環(huán)效率提高了2.34%。

圖6 MEA-CAES的系統(tǒng)循環(huán)效率的變化規(guī)律Fig.6 The variation of roundtrip efficiency for MEA-CAES system

3.2 單噴射器系統(tǒng)模擬

SEA-CAES、SA-CAES和A-CAES的系統(tǒng)重要參數(shù)設置如表2所示。

表2 SEA-CAES、SA-CAES和A-CAES系統(tǒng)的重要參數(shù)Table 2 The important parameters of SEA-CAES,SA-CAES and A-CAES

對于A-CAES，壓縮機組在設計工況下工作，不需要考慮壓縮機組失速和堵塞問題。但對于SA-CAES和滑壓運行模式的SEA-CAES，壓縮機組滑壓運行的初始時刻，儲氣罐壓力過小，壓縮機組有堵塞的風險。根據(jù)式(10)和式(11)，壓縮機的失速流量為8.56 kg/s，堵塞流量為11.19 kg/s。因此，為保證壓縮機安全穩(wěn)定運行，噴射器的引射比不超過0.168。壓縮機組堵塞裕度隨引射比和初始儲氣壓力的變化規(guī)律如圖7所示，在同一初始儲氣壓力下，SEA-CAES系統(tǒng)的堵塞裕度均大于SACAES的堵塞裕度。在較低初始儲氣壓力下，使用SEA-CAES系統(tǒng)，壓縮機組工作更安全穩(wěn)定。在第一充能階段，壓縮機組出口安裝噴射器，噴射器用高壓空氣引射上一級壓縮機出口的部分空氣，獲得中間壓力的空氣直接注入儲氣罐，回收主動流的部分壓力能，一方面避免了節(jié)流閥的使用，減少了節(jié)流損失，另一方面，減少了壓縮機組出口空氣與儲氣罐直接連接的時長，減少了儲氣罐壓力變化對壓縮機組工作的影響。當初始儲氣壓力恒定時，減小噴射器的引射比，噴射器臨界壓力增大，壓縮機組開始滑壓運行時的儲氣罐儲氣壓力越高，SEA-CAES的壓縮機組具有更大的堵塞裕度，壓縮機組的工作更加安全穩(wěn)定。當初始儲氣壓力為4.0 MPa，引射比為0.11時，滑壓運行模擬的SEA-CAES的堵塞裕值為2.78%，比SA-CAES的堵塞裕值多1.89%。

圖7 壓縮機組堵塞裕度的變化規(guī)律Fig.7 The variation of jam margin for compression train

三個系統(tǒng)的系統(tǒng)循環(huán)效率隨引射比和初始儲氣壓力的變化規(guī)律如圖8所示，隨初始儲氣壓力的增大，三個儲能系統(tǒng)的系統(tǒng)循環(huán)效率總體趨勢是先增大后減小，取得各自系統(tǒng)最大循環(huán)效率值所對應的初始儲氣壓力不相同。SA-CAES、SEA-CAES(引射比0.15)、A-CAES分別在5.0、5.5和5.5 MPa的初始壓力條件下，取得了最大循環(huán)效率值為58.32%、57.94%和55.31%。在同一初始儲氣壓力下，SA-CAES的循環(huán)效率最大，SEA-CAES的次之。也就是說，在保證壓縮機組安全穩(wěn)定運行的前提下，壓縮機組全程滑壓運行更有益于系統(tǒng)循環(huán)效率的提高。對于SEA-CAES系統(tǒng)，增大引射比，噴射器的臨界壓力降低，噴射器的工作時間縮短，壓縮機組滑壓運行的時間延長，因此，增大引射比可有效提高系統(tǒng)循環(huán)效率。與定壓運行模式A-CAES相比，SA-CAES在較低初始儲氣壓力下，對系統(tǒng)循環(huán)效率的優(yōu)化效果更好，當初始儲氣壓力為4.0 MPa時，系統(tǒng)循環(huán)效率增加了4.08%；對于SEA-CAES滑壓運行模式下，當引射比相同時，系統(tǒng)循環(huán)效率的提高量隨初始儲氣壓力的增大而增大，當初始儲氣壓力相同時，系統(tǒng)循環(huán)效率的提高量隨引射比的增加而增大。當初始儲氣壓力為5.0 MPa、引射比為0.168時，系統(tǒng)循環(huán)效率最大提高了2.73%。

圖8 系統(tǒng)循環(huán)效率的變化規(guī)律Fig.8 The variation of roundtrip efficiency

4 結 論

為提高儲氣罐體積恒定的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)的性能，本文提出將多個噴射器和單個噴射器應用到絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)的儲能過程。通過對多噴射器儲能系統(tǒng)定壓運行模式和單噴射器儲能系統(tǒng)滑壓運行模擬分別進行模擬計算，可得到如下結論。

（1）對于多噴射器儲能系統(tǒng)，噴射器工作時間和噴射器壓縮的空氣累積質量均隨引射比的增大而減小。系統(tǒng)循環(huán)效率隨引射比的增大而減小，隨初始儲氣壓力的升高而增大，隨加熱/冷卻器進出口換熱溫差的減小而增大。在較低初始儲氣壓力、較小引射比和較低加熱/冷卻器換熱溫差條件下，噴射器對系統(tǒng)循環(huán)效率的提高效果越明顯，與A-CAES定壓運行模式相比，MEA-CAES定壓運行模式的系統(tǒng)循環(huán)效率最大提高了2.34%。

（2）對于單噴射器儲能系統(tǒng)，與SA-CAES相比，當初始儲氣壓力相同時，具有更大的堵塞裕度，壓縮機組能更加安全穩(wěn)定工作；在較小的引射比和較低的初始儲氣壓力下，噴射器的使用對堵塞裕度的優(yōu)化更明顯，最大提高了1.89%。與A-CAES系統(tǒng)定壓運行模式相比，提高初始儲氣壓力和引射比，SEA-CAES滑壓運行模式對系統(tǒng)循環(huán)效率的提高更明顯。當初始儲氣壓力為5.0 MPa，引射比為0.168時，其系統(tǒng)循環(huán)效率最大提高了2.73%。

（3）與單噴射器儲能系統(tǒng)相比，多噴射器儲能系統(tǒng)的壓縮機組運行更穩(wěn)定，能適應復雜多變的應用環(huán)境，但多噴射器的使用，增加了系統(tǒng)的復雜程度。與多噴射器強化儲能系統(tǒng)相比，單噴射器強化儲能簡化了儲能系統(tǒng)，將噴射器引射比控制在合理范圍內，就能保證壓縮機組在正常工況范圍內工作。對于壓縮機組運行工況較窄的儲能系統(tǒng)，建議使用多噴射器進行優(yōu)化；而對于壓縮機組運行有較大堵塞裕度和失速裕度的儲能系統(tǒng)，建議選擇單噴射器進行優(yōu)化。

符號說明

A——儲氣罐有效換熱面積，m2

E——能量，kJ

h——比焓，kJ/kg

i——第i級壓縮機或第i級膨脹機

m——質量流量，kg/s

n——轉速，r/min

P——壓力，MPa

q——體積流量，m3/s

Rg——氣體常數(shù)，J/(kg·K)

SM——失速邊界值

T——溫度，K

ΔT——換熱溫差溫差，K

t——時間，s

u——速度，m/s

V——體積，m3

W——功率，kJ·s

β——壓縮機壓比

δ——堵塞裕度

η——效率

μ——引射比

ρ——密度，kg/m3

ω——加熱/制冷器壓力降低比值

下標

d——噴射器擴壓段

m——噴射器混合段

p——主動流

n——噴射器噴嘴段

S——儲氣罐

s——引射流

T——膨脹機