傳統(tǒng)應(yīng)用于熱電廠的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模一般達(dá)兆瓦級，主要用于調(diào)節(jié)(adjust)電力負(fù)載，穩(wěn)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(zhuǎn)化的物質(zhì))發(fā)電利用率等場合。1978年，德國Huntorf建立了第一座應(yīng)用型290MW壓縮空氣儲(chǔ)能電廠。1991年，美國Mcintosh建設(shè)了一座110MW，一次可持續(xù)工作26h的壓縮空氣儲(chǔ)能電站。2009年，美國能源部專項(xiàng)基金支持了一項(xiàng)耗資4億美元，計(jì)劃在加州Kern城興建的300MW壓縮空氣儲(chǔ)能電站。同年，設(shè)計(jì)容量為2700MW的壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目在俄亥俄州Norton市投入建設(shè)。2010年，該部又以3000萬美元支持了一項(xiàng)計(jì)劃在紐約WatkinsGlen建設(shè)150MW為可再生能源發(fā)電配套的壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目。2011年，美國德州Gaines開始建設(shè)一座2MW風(fēng)力發(fā)電壓縮空氣儲(chǔ)能配套系統(tǒng)，并于2012年底完成，儲(chǔ)能容量500MW.h，成為世界上第3個(gè)CAES發(fā)電的應(yīng)用案例。2013年，德國計(jì)劃興建第一座絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能電廠ADELE，設(shè)計(jì)容量200MW.美國愛荷華州儲(chǔ)能公園項(xiàng)目設(shè)計(jì)了容量為2300MW的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，預(yù)計(jì)2015年投產(chǎn)發(fā)電。美國德州計(jì)劃在2016年前建設(shè)一座317MW的電廠，其中壓縮空氣儲(chǔ)能容量為1/4.中國馬達(dá)工程學(xué)報(bào)大規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能以其高可靠性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境(environment)友好性等特點(diǎn)，成為一種很有前景的存儲(chǔ)方式，正受到越來越多的關(guān)注。另一方面，大規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能的應(yīng)用又受到諸多條件限制，包括獨(dú)特的地理位置，高昂的前期成本，還有因存儲(chǔ)壓力受限而導(dǎo)致的效率(efficiency)退化等問題。微小規(guī)模的壓縮空氣儲(chǔ)能通過(tōng guò)縮小存儲(chǔ)體積，增大氣體壓力，提高轉(zhuǎn)換效率等方法，更好地利用CAES的技術(shù)特點(diǎn)，拓展應(yīng)用空間(space)。
　　液氣壓縮空氣(Basin air)儲(chǔ)能技術(shù)利用液體活塞的概念，通過液體注入實(shí)現(xiàn)空間氣體壓縮。空氣壓縮釋放過程(guò chéng)中熱能的處理和利用對系統(tǒng)的工作效率和能量轉(zhuǎn)換效率至關(guān)重要。相比通過往復(fù)式壓縮機(jī)(compressor)、螺桿泵和葉片泵來實(shí)現(xiàn)空氣壓縮釋放，液氣壓縮具有更高的熱轉(zhuǎn)換效率。液氣壓縮還解決了直接空氣壓縮技術(shù)中無法克服(get over)的氣體泄露和摩擦損耗等問題，從另一個(gè)方面提高了系統(tǒng)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放式液氣循環(huán)壓縮。液氣混合壓縮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制方式靈活，但存儲(chǔ)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(xiàn)氣體壓縮，循環(huán)累積以達(dá)到最終的壓縮指標(biāo)。這種技術(shù)能保證較高的能量密度，不依賴液體體積，適用于不同環(huán)境。但是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)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(jī)械全橋式液氣循環(huán)壓縮空氣儲(chǔ)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(xiàn)液體閥門控制。通過對系統(tǒng)進(jìn)行宏觀能流表示法建模仿真，分析該系統(tǒng)的總體工作特性。并對系統(tǒng)的控制進(jìn)行研究，以提高系統(tǒng)的壓縮效率。
　　1機(jī)械全橋式液氣循環(huán)壓縮空氣儲(chǔ)能工作特性1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)機(jī)械全橋式液氣循環(huán)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)由電氣驅(qū)動(dòng)和熱力學(xué)轉(zhuǎn)換2部分構(gòu)成。電氣驅(qū)動(dòng)部分包括電機(jī)、變流器、液泵、電磁閥門以及相關(guān)電氣檢測和控制單元。熱力學(xué)轉(zhuǎn)換部分包括液壓管路、氣體管路、高壓儲(chǔ)液罐、液體容器、高壓儲(chǔ)氣罐以及閥門和熱交換(exchange)器單元。為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中：1，T2，T3，T4為電磁液體閥門；Gal，Ga2，Ga3，Ga4為電磁氣體閥門；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(chǔ)能系統(tǒng)1.2工作過程在壓縮儲(chǔ)能工作狀態(tài)時(shí)，控制變流器使電機(jī)電(jī diàn)動(dòng)運(yùn)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(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個(gè)轉(zhuǎn)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(jī)維修是更換全部磨損的零件，空壓機(jī)轉(zhuǎn)1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機(jī)，檢查壓縮機(jī)所有部件，排除壓縮機(jī)所有故障。Ga2關(guān)閉，Ga3開通保證氣體往高壓氣灌注入。液體閥門1，T4開通，T2，T3關(guān)閉，注入一定體積的液體。此過程稱為壓縮過程。之后Ga3關(guān)閉，Ga2開通保證CB液罐常壓維持。液體閥門1，T4關(guān)閉，T2，T3開通，液泵將CB中液體抽入到CA中，此過程稱為預(yù)壓縮過程。在液體閥門開通關(guān)斷轉(zhuǎn)換過程中，也要設(shè)置死區(qū)時(shí)間，防止液泵負(fù)載沖擊。整個(gè)過程類似全橋電路PWM控制。壓縮過程控制閥門按照方式工作。
　　在能量釋放狀態(tài)工作時(shí)，控制高壓氣(Pressure)體釋放，驅(qū)動(dòng)CB罐中液體往CA流動(dòng)，帶動(dòng)液力馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，使電機(jī)發(fā)電運(yùn)行，控制變流器維持輸出電壓。昆山空壓機(jī)維修是更換全部磨損的零件，空壓機(jī)轉(zhuǎn)1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機(jī)，檢查壓縮機(jī)所有部件，排除壓縮機(jī)所有故障。同理也存在膨脹(inflate)過程和預(yù)膨脹過程。與壓縮過程唯一區(qū)別是加入Gal的控制，維持CA有一定壓力，保證預(yù)膨脹過程中液體的回流。膨脹釋能時(shí)閥門控制如所示。
　　黃先進(jìn)(advanced)等：液氣循環(huán)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)建模與壓縮效率優(yōu)化控制1.3壓縮過程能量轉(zhuǎn)換特性液氣循環(huán)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的壓縮和釋放(release)按照理想氣體(gas)恒溫過程來分析。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：常數(shù)，287J/（molK）；左為摩爾氣體數(shù)，mol；7為溫度，K.恒溫過程中壓力和體積（volume)關(guān)系根據(jù)波義耳雙曲線定義為CB液罐的液體體積為Fu，且保持6=心的關(guān)系。經(jīng)過第（次壓縮后，外部做功為面高度差；/為壓縮次數(shù)；《為氣罐液灌體積倍數(shù)。
　　實(shí)際做功按式（4）描述，表不為通過(tōng guò)式（7）―（9）可計(jì)算整個(gè)壓縮過程的壓縮氣體(gas)做功效率……定義電機(jī)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(chǔ)能過程外部做功的壓縮效率可表示為2宏觀能流表示法系統(tǒng)(system)建模設(shè)定從初始狀態(tài)（Fi，八，T！）到目的狀態(tài)（Ff，Pf，壓縮過程做功表示為根據(jù)熱力學(xué)第一定律，壓縮空氣產(chǎn)生熱能要完全轉(zhuǎn)移才能達(dá)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(xiàn)的，因此恒溫壓縮過程無法真正實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，利用減小壓縮比，增加(increase)壓縮次數(shù)并保證良好熱交換的方法(method)，用絕熱壓縮和等容降溫來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)恒溫壓縮。
　　對于絕熱壓縮過程，通過引入絕熱指數(shù)(index)廣把氣體狀態(tài)方程改寫為可得出絕熱壓縮過程做功為可得到描述壓縮效率的關(guān)系式為2.1宏觀能流表示法概述點(diǎn)是以能量的傳遞為控制主線，將系統(tǒng)(system)各組成單元描述為激勵(lì)-反應(yīng)的能動(dòng)模型(model)。對于電氣系統(tǒng)，可通過電壓電流(Electron flow)來反映能量，電壓電流的相互影響就是激勵(lì)-反應(yīng)的最終表現(xiàn)。對于熱力學(xué)系統(tǒng)，能量可以通過壓力和體積描述。對于機(jī)械力學(xué)系統(tǒng)，能量又可以通過力矩和速度來描述。利用EMR建模，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜能量源系統(tǒng)的直觀能流控制，在混合電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電、工業(yè)自動(dòng)化等方面應(yīng)用廣泛。
　　液氣循環(huán)（continue)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)包含電氣、機(jī)械、熱力學(xué)等不同能量(energy)狀態(tài)的傳遞與轉(zhuǎn)換，利用EMR進(jìn)行仿真建模，可簡化系統(tǒng)控制，提高設(shè)計(jì)開發(fā)效率。為EMR基本模型庫示例。
　　2.2液氣循環(huán)壓縮空氣儲(chǔ)能EMR模型根據(jù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，描述出對應(yīng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量通路如所示，分為電氣(electric)系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)和熱力學(xué)系統(tǒng)3部分依此3部分單獨(dú)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(gòu)成。對于直流母線，約束條件為假設(shè)高壓儲(chǔ)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(jī)工程學(xué)報(bào)心。為斬波器輸出。直流電機(jī)約束條件為液壓I系統(tǒng)能量通路此處利用四象限斬波器和直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量變換。斬波器約束條件為宏觀能流表示法模型示意制系數(shù)。
　　聯(lián)軸器用來傳遞（transmission)機(jī)械能(mechanical energy)量，其約束條件為液泵是壓縮氣體(gas)機(jī)械能熱力能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，采用雙向定積液力泵，約束條件為/2為轉(zhuǎn)速；為泵容積；A：leak為泄露系數(shù)；iHP為哈泊系數(shù)；為泵積效率；知為泵機(jī)效率；vF為流體運(yùn)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(zhuǎn)速：為額定流體運(yùn)動(dòng)黏度。
　　閥門(功能：截止、導(dǎo)流、穩(wěn)壓、分流等)是沒有能量積累的開關(guān)(switch)，屬于機(jī)械(machinery)能量轉(zhuǎn)換器。閥門的動(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(shè)計(jì)輸入輸出輸出「5廠子模型~\yrJ/）」反函數(shù)反演基礎(chǔ)控制依據(jù)(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(xiàn)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(xiàn)。昆山空壓機(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個(gè)轉(zhuǎn)子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。依據(jù)式（15），引入2個(gè)觀測量，實(shí)現(xiàn)反演控制：依據(jù)馬達(dá)方程式（14），可通過轉(zhuǎn)矩rdcrcf直接反轉(zhuǎn)產(chǎn)生電流信號/ranref為也可采用P-I控制實(shí)現(xiàn)。通過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(jù)式（13），由觀測電壓和給定電壓決定為關(guān)控制，整個(gè)系統(tǒng)(system)的反演控制框圖如所示。
　　3壓縮效率優(yōu)化控制通過EMR建模和IBC控制，可以使液氣循環(huán)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)工作(gōng zuò)，但工作效率無法保證。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(chǔ)能電站的市場前景。中國儲(chǔ)能網(wǎng)，2011-1-23（8）。
　　陳歡歡，壓縮空氣儲(chǔ)能應(yīng)用前景廣闊中國科學(xué)(science)報(bào)，2011-4-11（7）。
　　張麗英，葉廷路，辛耀中，等大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的相關(guān)問題和措施。昆山空壓機(jī)維修是更換全部磨損的零件，空壓機(jī)轉(zhuǎn)1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機(jī)，檢查壓縮機(jī)所有部件，排除壓縮機(jī)所有故障。中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2010，徐玉杰，陳海生，譚春青，等。風(fēng)光互補(bǔ)的壓縮(compression)空氣(Basin air)儲(chǔ)能與發(fā)電一體化系統(tǒng)特性分析。中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，T黃先進(jìn)（1980），男，講師，主要研究方向?yàn)檩d運(yùn)工具動(dòng)力系統(tǒng)，電力變流技術(shù)，郝瑞祥（1977），男，副教授，主要研究方向?yàn)樽兞骷夹g(shù)與特種電源(power supply)；張立偉（1977），男，副教授，主要研究方向?yàn)檩d運(yùn)工具運(yùn)用及系統(tǒng)集成。
　　（編輯李澤榮）