傳統應用于熱電廠(chǎng)的壓縮空氣儲能系統規模一般達兆瓦級，主要用于調節(adjust)電力負載，穩定網(wǎng)壓波動(dòng)，提高可再生能源（解釋:向自然界提供能量轉化的物質(zhì))發(fā)電利用率等場(chǎng)合。1978年，德國Huntorf建立了第一座應用型290MW壓縮空氣儲能電廠(chǎng)。1991年，美國Mcintosh建設了一座110MW，一次可持續工作26h的壓縮空氣儲能電站。2009年，美國能源部專(zhuān)項基金支持了一項耗資4億美元，計劃在加州Kern城興建的300MW壓縮空氣儲能電站。同年，設計容量為2700MW的壓縮空氣儲能電站項目在俄亥俄州Norton市投入建設。2010年，該部又以3000萬(wàn)美元支持了一項計劃在紐約WatkinsGlen建設150MW為可再生能源發(fā)電配套的壓縮空氣儲能項目。2011年，美國德州Gaines開(kāi)始建設一座2MW風(fēng)力發(fā)電壓縮空氣儲能配套系統，并于2012年底完成，儲能容量500MW.h，成為世界上第3個(gè)CAES發(fā)電的應用案例。2013年，德國計劃興建第一座絕熱壓縮空氣儲能電廠(chǎng)ADELE，設計容量200MW.美國愛(ài)荷華州儲能公園項目設計了容量為2300MW的壓縮空氣儲能系統，預計2015年投產(chǎn)發(fā)電。美國德州計劃在2016年前建設一座317MW的電廠(chǎng)，其中壓縮空氣儲能容量為1/4.中國馬達工程學(xué)報大規模壓縮空氣儲能以其高可靠性、經(jīng)濟性和環(huán)境(environment)友好性等特點(diǎn)，成為一種很有前景的存儲方式，正受到越來(lái)越多的關(guān)注。另一方面，大規模壓縮空氣儲能的應用又受到諸多條件限制，包括獨特的地理位置，高昂的前期成本，還有因存儲壓力受限而導致的效率(efficiency)退化等問(wèn)題。微小規模的壓縮空氣儲能通過(guò)(tōng guò)縮小存儲體積，增大氣體壓力，提高轉換效率等方法，更好地利用CAES的技術(shù)特點(diǎn)，拓展應用空間(space)。
　　液氣壓縮空氣(Basin air)儲能技術(shù)利用液體活塞的概念，通過(guò)液體注入實(shí)現空間氣體壓縮?？諝鈮嚎s釋放過(guò)程(guò chéng)中熱能的處理和利用對系統的工作效率和能量轉換效率至關(guān)重要。相比通過(guò)往復式壓縮機(compressor)、螺桿泵和葉片泵來(lái)實(shí)現空氣壓縮釋放，液氣壓縮具有更高的熱轉換效率。液氣壓縮還解決了直接空氣壓縮技術(shù)中無(wú)法克服(get over)的氣體泄露和摩擦損耗等問(wèn)題，從另一個(gè)方面提高了系統的工作效率。液氣壓縮技術(shù)包括封閉式液氣混合壓縮和開(kāi)放式液氣循環(huán)壓縮。液氣混合壓縮系統結構簡(jiǎn)單，控制方式靈活，但存儲能量有限，對注入液體的體積有較高要求。液氣循環(huán)壓縮技術(shù)利用多個(gè)小的腔室實(shí)現氣體壓縮，循環(huán)累積以達到最終的壓縮指標。這種技術(shù)能保證較高的能量密度，不依賴(lài)液體體積，適用于不同環(huán)境。但是系統結構復雜，工作效率不如混和液氣壓縮技術(shù)，而且對控制的要求較高。
　　本文提出一種新型的機械全橋式液氣循環(huán)壓縮空氣儲能方案。利用單腔室液體(liquid)活塞技術(shù)，以全橋電路(Circuits)的控制理念實(shí)現液體閥門(mén)控制。通過(guò)對系統進(jìn)行宏觀(guān)能流表示法建模仿真，分析該系統的總體工作特性。并對系統的控制進(jìn)行研究，以提高系統的壓縮效率。
　　1機械全橋式液氣循環(huán)壓縮空氣儲能工作特性1.1系統結構機械全橋式液氣循環(huán)壓縮空氣儲能系統由電氣驅動(dòng)和熱力學(xué)轉換2部分構成。電氣驅動(dòng)部分包括電機、變流器、液泵、電磁閥門(mén)以及相關(guān)電氣檢測和控制單元。熱力學(xué)轉換部分包括液壓管路、氣體管路、高壓儲液罐、液體容器、高壓儲氣罐以及閥門(mén)和熱交換(exchange)器單元。為系統結構，其中：1，T2，T3，T4為電磁液體閥門(mén)；Gal，Ga2，Ga3，Ga4為電磁氣體閥門(mén)；Mf為液位傳感器；Mp為壓力傳感器。
　　高壓氣罐液氣循環(huán)壓縮空氣儲能系統1.2工作過(guò)程在壓縮儲能工作狀態(tài)時(shí)，控制變流器使電機電(jī diàn)動(dòng)運行，帶動(dòng)液栗將Ca罐中液體(liquid)注入Cb中，將CB中的氣體壓縮。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合，使兩個(gè)轉子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機，檢查壓縮機所有部件，排除壓縮機所有故障。Ga2關(guān)閉，Ga3開(kāi)通保證氣體往高壓氣灌注入。液體閥門(mén)1，T4開(kāi)通，T2，T3關(guān)閉，注入一定體積的液體。此過(guò)程稱(chēng)為壓縮過(guò)程。之后Ga3關(guān)閉，Ga2開(kāi)通保證CB液罐常壓維持。液體閥門(mén)1，T4關(guān)閉，T2，T3開(kāi)通，液泵將CB中液體抽入到CA中，此過(guò)程稱(chēng)為預壓縮過(guò)程。在液體閥門(mén)開(kāi)通關(guān)斷轉換過(guò)程中，也要設置死區時(shí)間，防止液泵負載沖擊。整個(gè)過(guò)程類(lèi)似全橋電路PWM控制。壓縮過(guò)程控制閥門(mén)按照方式工作。
　　在能量釋放狀態(tài)工作時(shí)，控制高壓氣(Pressure)體釋放，驅動(dòng)CB罐中液體往CA流動(dòng)，帶動(dòng)液力馬達旋轉，使電機發(fā)電運行，控制變流器維持輸出電壓。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機，檢查壓縮機所有部件，排除壓縮機所有故障。同理也存在膨脹(inflate)過(guò)程和預膨脹過(guò)程。與壓縮過(guò)程唯一區別是加入Gal的控制，維持CA有一定壓力，保證預膨脹過(guò)程中液體的回流。膨脹釋能時(shí)閥門(mén)控制如所示。
　　黃先進(jìn)(advanced)等：液氣循環(huán)壓縮空氣儲能系統建模與壓縮效率優(yōu)化控制1.3壓縮過(guò)程能量轉換特性液氣循環(huán)壓縮空氣儲能系統的壓縮和釋放(release)按照理想氣體(gas)恒溫過(guò)程來(lái)分析。根據理想氣體狀態(tài)方程：常數，287J/（molK）；左為摩爾氣體數，mol；7為溫度，K.恒溫過(guò)程中壓力和體積（volume)關(guān)系根據波義耳雙曲線(xiàn)定義為CB液罐的液體體積為Fu，且保持6=心的關(guān)系。經(jīng)過(guò)第（次壓縮后，外部做功為面高度差；/為壓縮次數；《為氣罐液灌體積倍數。
　　實(shí)際做功按式（4）描述，表不為通過(guò)(tōng guò)式（7）―（9）可計算整個(gè)壓縮過(guò)程的壓縮氣體(gas)做功效率……定義電機效率為7me.，變流器效率為7mv，液泵工作效率為/7pum.整個(gè)壓縮儲能過(guò)程外部做功的壓縮效率可表示為2宏觀(guān)能流表示法系統(system)建模設定從初始狀態(tài)（Fi，八，T?。┑侥康臓顟B(tài)（Ff，Pf，壓縮過(guò)程做功表示為根據熱力學(xué)第一定律，壓縮空氣產(chǎn)生熱能要完全轉移才能達到溫度不變。在實(shí)際工作中，這種完全的熱交換是難以實(shí)現的，因此恒溫壓縮過(guò)程無(wú)法真正實(shí)現。實(shí)際上，利用減小壓縮比，增加(increase)壓縮次數并保證良好熱交換的方法(method)，用絕熱壓縮和等容降溫來(lái)實(shí)現準恒溫壓縮。
　　對于絕熱壓縮過(guò)程，通過(guò)引入絕熱指數(index)廣把氣體狀態(tài)方程改寫(xiě)為可得出絕熱壓縮過(guò)程做功為可得到描述壓縮效率的關(guān)系式為2.1宏觀(guān)能流表示法概述點(diǎn)是以能量的傳遞為控制主線(xiàn)，將系統(system)各組成單元描述為激勵-反應的能動(dòng)模型(model)。對于電氣系統，可通過(guò)電壓電流(Electron flow)來(lái)反映能量，電壓電流的相互影響就是激勵-反應的最終表現。對于熱力學(xué)系統，能量可以通過(guò)壓力和體積描述。對于機械力學(xué)系統，能量又可以通過(guò)力矩和速度來(lái)描述。利用EMR建模，可以實(shí)現復雜能量源系統的直觀(guān)能流控制，在混合電動(dòng)汽車(chē)、風(fēng)力發(fā)電、工業(yè)自動(dòng)化等方面應用廣泛。
　　液氣循環(huán)（continue)壓縮空氣儲能系統包含電氣、機械、熱力學(xué)等不同能量(energy)狀態(tài)的傳遞與轉換，利用EMR進(jìn)行仿真建模，可簡(jiǎn)化系統控制，提高設計開(kāi)發(fā)效率。為EMR基本模型庫示例。
　　2.2液氣循環(huán)壓縮空氣儲能EMR模型根據的系統結構圖，描述出對應儲能系統的能量通路如所示，分為電氣(electric)系統，機械系統和熱力學(xué)系統3部分依此3部分單獨進(jìn)行EMR建模。電氣部分由直流電壓源，濾波電容和全橋式變換器構成。對于直流母線(xiàn)，約束條件為假設高壓儲氣罐的體積為Fs，每次壓縮注入連接點(diǎn)約束條件為中國電機工程學(xué)報心。為斬波器輸出。直流電機約束條件為液壓I系統能量通路此處利用四象限斬波器和直流電機實(shí)現機電能量變換。斬波器約束條件為宏觀(guān)能流表示法模型示意制系數。
　　聯(lián)軸器用來(lái)傳遞（transmission)機械能(mechanical energy)量，其約束條件為液泵是壓縮氣體(gas)機械能熱力能轉換的關(guān)鍵，采用雙向定積液力泵，約束條件為/2為轉速；為泵容積；A：leak為泄露系數；iHP為哈泊系數；為泵積效率；知為泵機效率；vF為流體運動(dòng)黏度；為液體密度（單位:g/cm3或kg/m3)；為泵額定壓力；/為泵額定轉速：為額定流體運動(dòng)黏度。
　　閥門(mén)(功能：截止、導流、穩壓、分流等)是沒(méi)有能量積累的開(kāi)關(guān)(switch)，屬于機械(machinery)能量轉換器。閥門(mén)的動(dòng)作只會(huì )影響輸出液體的流量和壓力，約束條件(tiáo jiàn)為控制設計輸入輸出輸出「5廠(chǎng)子模型~\yrJ/）」反函數反演基礎控制依據(yī jù)液泵的工作特性，輸入給定流量值gPmref，聯(lián)合檢測量gPm
　　M、ftm+m，引入P-I控制器Cv⑴實(shí)現反演控制：聯(lián)軸器是一個(gè)蓄能EMR模型，引入一個(gè)速度控制器⑴，可以用P-I控制實(shí)現。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合，使兩個(gè)轉子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。依據式（15），引入2個(gè)觀(guān)測量，實(shí)現反演控制：依據馬達方程式（14），可通過(guò)轉矩rdcrcf直接反轉產(chǎn)生電流信號/ranref為也可采用P-I控制實(shí)現。通過(guò)定子電流和檢測電壓電流，決定變流器輸出電壓為變流器反演控制依據式（13），由觀(guān)測電壓和給定電壓決定為關(guān)控制，整個(gè)系統(system)的反演控制框圖如所示。
　　3壓縮效率優(yōu)化控制通過(guò)EMR建模和IBC控制，可以使液氣循環(huán)壓縮空氣儲能系統工作(gōng zuò)，但工作效率無(wú)法保證。為了提高蓄能壓縮的效率，引入壓縮效率優(yōu)化控制方Escn.壓縮空氣儲能電站的市場(chǎng)前景。中國儲能網(wǎng)，2011-1-23（8）。
　　陳歡歡，壓縮空氣儲能應用前景廣闊中國科學(xué)(science)報，2011-4-11（7）。
　　張麗英，葉廷路，辛耀中，等大規模風(fēng)電接入電網(wǎng)的相關(guān)問(wèn)題和措施。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機，檢查壓縮機所有部件，排除壓縮機所有故障。中國電機工程學(xué)報，2010，徐玉杰，陳海生，譚春青，等。風(fēng)光互補的壓縮(compression)空氣(Basin air)儲能與發(fā)電一體化系統特性分析。中國電機工程學(xué)報，2012，T黃先進(jìn)（1980），男，講師，主要研究方向為載運工具動(dòng)力系統，電力變流技術(shù)，郝瑞祥（1977），男，副教授，主要研究方向為變流技術(shù)與特種電源(power supply)；張立偉（1977），男，副教授，主要研究方向為載運工具運用及系統集成。
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