[发明专利]一种基于系统变工况特性的压缩空气储能系统优化设计方法

权利要求书

1.一种考虑系统变工况特性的压缩空气储能系统优化设计方法，其特征在于，所述优化设计方法至少包括如下步骤：

步骤A：以压缩空气储能系统的成本、实际工程可实现性、和/或实际应用环境条件等为约束条件，以系统设计点评价指标为优化目标，采用优化方法得到系统设计点的优化参数；

步骤B：以步骤A得到的系统设计点优化参数，建立压缩空气储能系统的变工况运行模型；基于所述变工况运行模型，针对系统工作的变工况环境，计算压缩空气储能系统在该变工况环境条件下一定时间内系统的变工况特性，得出系统在每一时间点的性能指标值和热力学状态参数值；

步骤C：基于步骤B得到的系统变工况特性计算结果，首先，将每一热力学状态参数的变化范围划分为多个连续的子范围，并为每一子范围设定一参数代表值；其次，以时间为步长，对变工况特性计算结果进行离散，每一时间离散点即工况点对应一组热力学状态值及性能指标值，每一热力学状态值对应子范围的参数代表值；

步骤D：基于步骤C所得工况离散结果，针对每一热力学状态参数，计算其每一子范围参数代表值的概率-负荷因子PL，并以该热力学状态参数的子范围参数代表值为横坐标，以每一子范围参数代表值对应的PL因子及某一性能指标值为纵坐标，绘制该热力学状态参数的工况分析曲线，进行工况分析，给出该热力学状态参数的调整方向，所述调整方向为使得性能指标值最高点向PL因子最高点靠拢；

步骤E：改进设计点总体参数，具体步骤为，根据步骤D所得每一热力学状态参数的工况分析结果，综合考虑各热力学状态参数的调整方向以及各热力学状态参数之间的约束关系，改变其中某1个或几个热力学状态参数的设计点；

步骤F：将改进后的热力学状态参数作为固定值，进入步骤A，并重复进行以上步骤，直至工况分析结果达到要求。

2.根据上述权利要求所述的考虑系统变工况特性的压缩空气储能系统优化设计方法，其特征在于，所述的步骤A中，所述实际应用环境条件至少包括实际应用环境的负荷需求、环境温度、和/或环境压力等；所述系统设计点评价指标为系统设计点效率、能量密度、和/或其他评价指标；所述优化方法可为数学规划方法，也可为神经网络优化算法、粒子群优化算法等其他优化算法，其目的在于根据约束条件和目标函数得出系统的优化点参数，所述优化点参数至少包括系统结构和参数的最佳配置。

3.根据上述权利要求所述的考虑系统变工况特性的压缩空气储能系统优化设计方法，其特征在于，所述的步骤B中，系统工作的变工况环境条件，包括系统实际工作的负荷和/或环境温度、压力特征；所述计算压缩空气储能系统在该变工况环境下一定时间内的系统的变工况特性为，计算一段时间或多段典型时间段(天，季节，全年等)的变工况特性，得出每一时间点的性能指标值和热力学状态参数值，所述性能指标为效率、系统负荷或其他考虑环境、生态等因素的评价指标，所述热力学状态参数至少包括流量、总压比、总膨胀比等参数，这些热力学状态参数将用于系统设计点的进一步改进。

4.根据上述权利要求所述的考虑系统变工况特性的压缩空气储能系统优化设计方法，其特征在于，所述的步骤C具体包括：

步骤C1：根据于步骤B得到的系统变工况特性计算结果，获取每一热力学状态参数的变化范围，并将每一热力学状态参数的变化范围划分为N个连续的子范围，N为不小于2的整数，每个子范围均对应设定一个参数代表值，该参数代表值可为该子范围边界值也可为中间某一值；

步骤C2：以时间为步长，将整个变工况过程离散为M个过程，M为不小于2的整数，每个时间离散点均对应一组热力学状态参数值及性能指标值，每个热力学状态参数值均会落在步骤C1中一对应的子范围中，用子范围参数代表值代替实际的热力学状态参数值，这样对于每一个热力学状态参数，M个时间离散点中共有N个子范围参数代表值。