加拿大高等技術學院(ÉTS)和魁北克水電研究所(IREQ)的研究人員近日在《能源轉換與管理》雜志上發表了一項關于地上壓縮空氣儲能系統(CAES)性能提升的研究。該研究通過整合實驗裝置和數值模型，對CAES系統的性能進行了深入分析。

研究團隊開發了一個完全儀表化的測試臺，并創建了先進的數值模型，該模型整合了真實空氣特性并考慮了傳熱動力學。通過這種方法，研究人員能夠顯著提高模型在表示CAES系統真實行為方面的能力，平均絕對百分比誤差(MAPE)小于4%。

CAES系統的工作原理是在能源過剩期間，電力驅動壓縮機將環境空氣壓縮并儲存;當有電力需求時，儲存的壓縮空氣被釋放并引導至渦輪機，轉化為電能。地上CAES系統相較于地下系統更為靈活，盡管相關研究尚不成熟。

科學家創建的實驗裝置包括45 kW壓縮機、控制單元、吸附干燥機和總容量為5.86立方米的20個儲液器。基于該實驗裝置的運行結果和文獻審查，研究團隊使用準穩態方法創建了預測模型。該方法模擬了系統的瞬態動力學，將計算劃分為以穩態條件為特征的較小區間，從而提供了系統響應的動態模擬。

經過進一步校準，模型的13個參數的MAPE介于0.21%和3.58%之間，表明該模型能夠準確模擬系統動態。研究還發現，在較低溫度下壓縮空氣可減少壓縮機工作量并延長充電時間，使往返效率(RTE)增加1%;將多方指數降低至接近等溫過程可使預熱后的RTE增加7.5%;將膨脹階段的數量從1級增加到3級可顯著提高RTE，從5.5%提高到16%。

這項研究為CAES系統的性能優化提供了重要依據，有助于推動地上壓縮空氣儲能技術的發展和應用。