作者：2019級(jí)本科生 覃天飛、汪靖峰、陳文俊、高塏楠 能源與動(dòng)力工程系
指導(dǎo)老師：呂俊復(fù) 能源與動(dòng)力工程系
關(guān)鍵詞：棄風(fēng)棄光、能量轉(zhuǎn)換、能量?jī)?chǔ)存、沙子、氣力輸送
摘要
根據(jù)近幾年我國(guó)在電力領(lǐng)域的相關(guān)數(shù)據(jù)，我國(guó)在風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源方面發(fā)展迅速，全國(guó)裝機(jī)容量得到了大幅提升，但與此同時(shí)伴隨著許多問(wèn)題，而其中由于電網(wǎng)承載能力不足，發(fā)電功率不穩(wěn)定等因素導(dǎo)致的棄光、棄風(fēng)的問(wèn)題較為突出。在這樣的背景之下，如果有一套系統(tǒng)能利用中間介質(zhì)暫時(shí)將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)如飛輪儲(chǔ)能這樣的裝置，能夠在很大程度上降低棄風(fēng)、棄光的量，提高能量的利用效率。在呂俊復(fù)老師的指導(dǎo)下，我們決定嘗試搭建一個(gè)以沙為儲(chǔ)能介質(zhì)的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)㈦娋W(wǎng)未能及時(shí)消納的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能進(jìn)行儲(chǔ)存，在用電高峰期或發(fā)電量不足時(shí)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。在此過(guò)程中考慮到沙的特殊性質(zhì)，我們希望嘗試?yán)脷饬斔瓦@種技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。
一.輸沙儲(chǔ)能系統(tǒng)的必要性
據(jù)統(tǒng)計(jì)，近幾年我國(guó)在棄風(fēng)、棄光電量比例上有一定的下降，但從總量上看仍然很高。
圖1 2017-2019我國(guó)棄風(fēng)、棄光電量統(tǒng)計(jì)圖
經(jīng)過(guò)調(diào)研不難發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能技術(shù)方面的發(fā)展在實(shí)際的廣泛應(yīng)用上是比較艱難的，儲(chǔ)能技術(shù)仍然還有很大進(jìn)步空間。輸沙儲(chǔ)能系統(tǒng)尚未被開(kāi)發(fā)出來(lái)，存在很大的發(fā)展和實(shí)踐空間。
二.輸沙儲(chǔ)能系統(tǒng)的可行性
沙子性質(zhì)干燥且呈顆粒狀，具有一定的流動(dòng)性，通過(guò)氣力輸送能夠方便快捷運(yùn)輸沙子進(jìn)行上沙與放沙。在發(fā)電量較大而不能及時(shí)被電網(wǎng)消納時(shí)，運(yùn)行系統(tǒng)上沙儲(chǔ)能；在發(fā)電量不足時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)放沙驅(qū)動(dòng)沙輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。這樣的儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠很好適應(yīng)西北地區(qū)的情況，同時(shí)也可以作為分布式儲(chǔ)能的一個(gè)方向，為我國(guó)電能儲(chǔ)能領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)。
圖2 輸沙系統(tǒng)簡(jiǎn)化示意圖
三.項(xiàng)目具體實(shí)施情況
“輸沙系統(tǒng)”項(xiàng)目已經(jīng)基本完成了文獻(xiàn)調(diào)研，前期設(shè)計(jì)以及后期設(shè)備的采集工作，在此過(guò)程中積極與導(dǎo)師交流，不斷完善設(shè)計(jì)方法以及裝置的搭建方法、調(diào)試方法等，但由于現(xiàn)實(shí)條件限制，目前仍停留在裝置的搭建工作階段。
圖3 小組成員與導(dǎo)師討論
圖4 裝置部分零件
四.項(xiàng)目展望
輸沙儲(chǔ)能系統(tǒng)看似簡(jiǎn)單，但實(shí)際的運(yùn)行與搭建并不是那么容易，在下一個(gè)階段，我們將重點(diǎn)關(guān)注系統(tǒng)的搭建與實(shí)際性能，不斷進(jìn)行優(yōu)化，希望以最簡(jiǎn)單的裝置實(shí)現(xiàn)最大效率的能量轉(zhuǎn)化，以滿(mǎn)足其能夠具有被實(shí)際運(yùn)用到儲(chǔ)能中的條件。
