壓縮空氣儲(chǔ)能在解決可再生能源不穩(wěn)定性和提供可靠能源供應(yīng)方面具有重要的優(yōu)勢。壓縮空氣儲(chǔ)能，是指在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期將電能用于壓縮空氣，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期釋放壓縮空氣推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電的儲(chǔ)能方式。通過提高能量轉(zhuǎn)換效率、增加儲(chǔ)能密度、快速啟動(dòng)和調(diào)節(jié)能力、節(jié)約成本以及環(huán)境友好等方面的優(yōu)勢，為能源存儲(chǔ)和電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)等應(yīng)用提供了更具吸引力的選擇。

通過圖撲軟件自研 HT for Web 產(chǎn)品打造先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)，模擬和分析壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行過程，以及壓縮機(jī)、儲(chǔ)存罐、發(fā)電機(jī)等設(shè)備性能和作業(yè)效率。實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)可視化監(jiān)控和工藝流程的展示，為新型清潔能源的生產(chǎn)運(yùn)行、實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)營維護(hù)提供強(qiáng)有力支撐。

數(shù)據(jù)可視化監(jiān)測

本案例的數(shù)據(jù)監(jiān)控分為兩大部分：系統(tǒng)安全和生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

在系統(tǒng)安全方面，圖撲 HT 的可視化監(jiān)控界面將二三維高效融合，讓用戶實(shí)時(shí)查看電站安全事件的等級(jí)、發(fā)生時(shí)間以及事件詳細(xì)信息。對(duì)膨脹機(jī)、儲(chǔ)氣罐空氣壓縮機(jī)等設(shè)備參數(shù)變化遠(yuǎn)程監(jiān)控、實(shí)時(shí)監(jiān)測、優(yōu)化運(yùn)行細(xì)節(jié)以及控制儲(chǔ)能設(shè)備的啟停操作。

在生產(chǎn)數(shù)據(jù)方面，通過搭載智能感知設(shè)備，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集儲(chǔ)氣壓力、溫度、效率，以及膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速、震動(dòng)頻率、潤滑油溫度等重要參數(shù)，以及追蹤電站歷史功率、空氣壓縮機(jī)的電流、電壓、運(yùn)行狀態(tài)，確保生產(chǎn)工序的精準(zhǔn)監(jiān)測和可視化分析。

本次圖撲 HT “一張圖”監(jiān)測面板的設(shè)計(jì)風(fēng)格靈活且簡潔。增添了點(diǎn)選展開模式，在凸顯大量數(shù)據(jù)指標(biāo)的同時(shí)，也避免占用過多的空間。幫助用戶快速響應(yīng)電力需求的變化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率的提升，以及減少能源浪費(fèi)。

工藝流程可視化

先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能（Advanced Compressed Air Energy Storage，ACAES）是一種能量儲(chǔ)存和釋放的系統(tǒng)，其工藝流程分為壓縮、儲(chǔ)能、能量釋放、熱回收四部分。

壓縮空氣儲(chǔ)能工藝包括以下步驟：首先，將空氣抽入并壓縮至高壓狀態(tài)，然后存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣罐中，以潛在能量形式保存。在需要電能時(shí)，釋放高壓空氣，通過膨脹機(jī)或渦輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，并將其連接到電網(wǎng)，同時(shí)進(jìn)行精密的控制和監(jiān)測。

圖撲 HT 監(jiān)控平臺(tái)提供對(duì)集成關(guān)鍵作業(yè)區(qū)域、設(shè)備位置分布、以及生產(chǎn)效益、產(chǎn)量、設(shè)備穩(wěn)定性和設(shè)備利用率等重點(diǎn)方面的全面監(jiān)測。作業(yè)人員無需頻繁出入廠區(qū)，也能清晰掌握設(shè)備設(shè)定狀態(tài)，節(jié)省大量巡回摸排時(shí)間，提高生產(chǎn)管理效率。

空氣壓縮

將空氣送入壓縮機(jī)，壓縮機(jī)通過電動(dòng)機(jī)將空氣壓縮到高壓狀態(tài)；被壓縮的空氣流經(jīng)冷卻系統(tǒng)，隨后儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐中，待用于后續(xù)的能量釋放。

通過圖撲軟件 HT 引擎技術(shù)，數(shù)字孿生其運(yùn)行流程。以構(gòu)建的立體化管路幫助清晰辨別工藝的流程分布和各個(gè)子流程的工藝走向，用戶可根據(jù)設(shè)備甚至零部件的位置、顏色變化及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備作業(yè)態(tài)勢和生產(chǎn)裝置運(yùn)作狀態(tài)多層面的可視化監(jiān)控。

儲(chǔ)能數(shù)據(jù)監(jiān)控

儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓縮空氣在儲(chǔ)能狀態(tài)下，等待系統(tǒng)需要時(shí)釋放能量。儲(chǔ)氣罐內(nèi)的空氣壓力將保持穩(wěn)定，以確保能量儲(chǔ)存的可靠性。

當(dāng)遇到作業(yè)異常態(tài)勢時(shí)，圖撲 HT 平臺(tái)可基于探測到的潛在問題進(jìn)行故障診斷和預(yù)警告警提示，并告知相關(guān)工作人員及時(shí)關(guān)注、及時(shí)了解、及時(shí)處理。還支持根據(jù)應(yīng)急預(yù)案流程自動(dòng)告警至有關(guān)部門，可跨部門、跨層級(jí)發(fā)起協(xié)同調(diào)度指揮。

圖形化的數(shù)據(jù)分析工具使用戶能夠輕松比較不同時(shí)間段的數(shù)據(jù)，以發(fā)現(xiàn)潛在的性能優(yōu)化機(jī)會(huì)，有利于管理層做出科學(xué)決策，包括資源分配、維護(hù)計(jì)劃和性能改進(jìn)。

能量釋放

當(dāng)需要釋放儲(chǔ)存的能量時(shí)，壓縮空氣從儲(chǔ)氣罐中釋放，進(jìn)入膨脹機(jī)。在膨脹機(jī)中，高壓空氣被膨脹為低壓，同時(shí)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。釋放的壓縮空氣在膨脹過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，這部分熱量可以被回收利用，提高系統(tǒng)的熱效率。

圖撲 HT 的 3D 模型，可形象還原膨脹機(jī)的外部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)，提供全面的視覺信息。搭載感知元件，實(shí)現(xiàn)支持發(fā)電期間數(shù)據(jù)的可視監(jiān)控分析。三維立體化監(jiān)測搭配二維面板數(shù)據(jù)，兩者共同為能量釋放和系統(tǒng)性能的實(shí)時(shí)運(yùn)行管理提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

熱回收

在能量釋放過程中產(chǎn)生的熱量可以通過熱交換器回收利用，用于加熱工作流體或其他熱能應(yīng)用。

通過這樣的工作流程，先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了能量的高效儲(chǔ)存和釋放，可以在能量需求高峰時(shí)提供電力，并在低需求時(shí)進(jìn)行能量儲(chǔ)存，以實(shí)現(xiàn)能源的平衡和可持續(xù)利用。

圖撲 HT 搭配一系列聚簇、柵格、活動(dòng)規(guī)律等多樣化可視分析手段，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)熱能存儲(chǔ)效率、儲(chǔ)熱循環(huán)效率、儲(chǔ)熱容量、儲(chǔ)熱系統(tǒng)溫度以及系統(tǒng)壓力、系統(tǒng)流量的實(shí)時(shí)分析。多方位并行分析呈現(xiàn)各項(xiàng)流程當(dāng)日的工作概況，加速作業(yè)人員對(duì)當(dāng)日倉庫內(nèi)設(shè)備工作狀態(tài)的集中規(guī)范和細(xì)化管理。

淺談傳統(tǒng)空氣壓縮與先進(jìn)空氣壓縮技術(shù)

常見的儲(chǔ)能技術(shù)有儲(chǔ)水蓄能、電池儲(chǔ)能等，傳統(tǒng)空氣壓縮技術(shù)相較于這些儲(chǔ)能方式，具有可建規(guī)模較大、可用壽命較長、建設(shè)周期較短、占地面積較小，且不會(huì)受地理?xiàng)l件限制等優(yōu)勢。這種“空氣充電寶”具有大規(guī)模儲(chǔ)能能力、高響應(yīng)速度、長期儲(chǔ)存能力、靈活性以及可再生能源整合等優(yōu)勢。使它在電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)、可再生能源整合和電網(wǎng)穩(wěn)定性方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

而先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能（Advanced Compressed Air Energy Storage，ACAES）相比傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能（CAES）具有更上一層樓的優(yōu)勢。

提高能量轉(zhuǎn)換效率：ACAES 利用熱能回收技術(shù)，將冷卻水和壓縮空氣混合，在儲(chǔ)能和發(fā)電過程中實(shí)現(xiàn)熱能的回收和再利用，使得能量轉(zhuǎn)換效率顯著提高，從而使電力輸出更高。

增加儲(chǔ)能密度：ACAES 采用高溫壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，通過在壓縮空氣中加熱并注入熱能，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能密度的提高，這意味著相同體積的設(shè)備能夠存儲(chǔ)更多的能量。

快速啟動(dòng)和調(diào)節(jié)能力：ACAES 系統(tǒng)具有快速啟動(dòng)和調(diào)節(jié)能力，可以在幾分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)從停止到滿負(fù)荷電力輸出的轉(zhuǎn)換，這種靈活性使得 ACAES 能夠應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)的快速波動(dòng)和調(diào)節(jié)需求。

節(jié)約成本：ACAES 系統(tǒng)可以利用廉價(jià)的電力或可再生能源電力來加熱壓縮空氣，從而顯著降低儲(chǔ)能成本，除此之外，熱能回收技術(shù)和高效能量轉(zhuǎn)換也幫助降低了運(yùn)營成本。

審核編輯 黃宇