集成冷能释放-净化方法提升填充床深冷储能系统效能

本文提出了一种集成固体颗粒填充床与空气净化的创新方法，通过冻结环境空气中的水分和CO2实现冷能存储与物质提纯的双重优化。研究通过参数化数值模拟揭示了粒径（8-150 mm）对对流换热强度、压降及经济性的影响规律，为深冷储能系统（LAES）的颗粒尺寸优化提供了理论依据。

　　

Highlight

这项研究聚焦于深冷储能系统的关键需求，特别是近年来备受关注的液态空气储能系统。我们提出并验证了一种将固体颗粒填充床与空气净化相结合的新方法，其中冷存储单元通过冻结环境空气中的水分和二氧化碳，显著提升了系统的整体能量与物质效率。

Model description and numerical methods

本研究基于参考文献[9]所述的外压缩空分与液态空气储能内部集成工艺流程，对固体颗粒填充床进行探究。系统主要由三大模块构成：空气分离单元、空气液化存储单元以及发电与空气回收单元。图2展示了集成系统的流程示意图。在用电低谷时段，空分单元会提高其生产负荷...

Results and discussion

目前大多数填充床采用单一粒径的固体颗粒作为填充材料。本章重点探讨空分-液态空气储能系统中的冷存储过程：来自液空储罐的深冷空气用于冷却填充床内的室温储热介质，从而将冷能储存于床层内部。释冷过程则是储冷过程的逆过程，其传热与流动特性亦可参照...

Conclusion

为应对空分-液态空气储能系统的快速发展及其对深冷储能的特定需求，本研究对设计工况下的填充床（直径5米，入口空气温度92.22 K，质量流量18.65 kg/s）进行了模拟与理论分析。主要结论归纳如下：

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  (1) 建立了在8小时储能后完全回收冷能所需的最小填充床高度与...的经验函数关系。