3T/CMEEEAXXXX—2026先進絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)熱回收技術規(guī)范本文件規(guī)定了先進絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)（AA-CAES）熱回收技術的系統(tǒng)結構與功能要求、性能與技術指標、性能與技術指標、試驗與證實方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸與貯存、運行維護等內容。本文件適用于額定發(fā)電功率10MW及以上、儲熱介質溫度≥200℃的先進絕熱壓縮空氣儲能電站的熱回收系統(tǒng)設計、制造、驗收及運行維護。其他規(guī)模及技術路線的壓縮空氣儲能系統(tǒng)可參照執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB150壓力容器GB/T151熱交換器GB2894安全色和安全標志GB/T4975容積式壓縮機術語總則GB12348工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準GB/T17949.1接地系統(tǒng)的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量導則第1部分：常規(guī)測量GB/T21447鋼質管道外腐蝕控制規(guī)范GB/T27698.1熱交換器及傳熱元件性能測試方法第1部分：通用要求GB/T46193立式圓筒形熔融鹽儲罐技術要求TSGZF001安全閥安全技術監(jiān)察規(guī)程TSG21固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程DL/T5895壓縮空氣儲能電站設計規(guī)范NB/SH/T0832潤滑油熱表面氧化的測定壓力差示掃描量熱法NB/T47010承壓設備用不銹鋼和耐熱鋼鍛件NB/T47013.2承壓設備無損檢測第2部分：射線檢測3術語和定義GB/T4975界定的下列術語和定義適用于本文件。3.1先進絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)advancedadiabaticcompressedairenergystoragesystem(AA-CAES)通過多級絕熱壓縮回收壓縮熱并儲存在蓄熱介質中，釋能時利用儲存的壓縮熱加熱高壓空氣驅動透平膨脹機做功，無需燃料補燃的壓縮空氣儲能系統(tǒng)。4系統(tǒng)結構與功能要求4.1系統(tǒng)總體架構先進絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)熱回收子系統(tǒng)應由壓縮單元、換熱單元、蓄熱單元、儲氣單元、膨脹單元及控制單元組成，典型系統(tǒng)流程見圖1。T/CMEEEAXXXX—20264圖1AA-CAES系統(tǒng)熱回收流程示意圖4.2壓縮單元4.2.1壓縮單元應采用兩級或多級壓縮結構，級間壓縮比分配應均衡，總壓縮比≥40:1（儲氣壓力10MPa/大氣壓力0.1013MPa）。4.2.2壓縮機形式可為離心式、軸流式或螺桿式，額定工況下等熵效率應符合下列要求：a）離心式壓縮機：≥87%b）軸流式壓縮機：≥89%c）螺桿式壓縮機：≥85%4.2.3末級壓縮機排氣溫度不應超過400℃,進入儲氣裝置前的壓縮空氣溫度應控制在50℃以下。4.3換熱單元4.3.1換熱單元應包含級間換熱器和釋能再熱器，換熱器型式宜采用管殼式或板式結構。4.3.2級間換熱器設計參數(shù)應滿足下列要求：設計壓力：≥12.5MPa（考慮1.25倍安全系數(shù)）設計溫度：≥450℃?zhèn)鳠嵊行Ф龋骸?.95熱損系數(shù)：≤0.02kW/(m2·K)4.3.3換熱器材質應與儲熱介質兼容，高溫側材料應選用不銹鋼或耐熱合金鋼，符合NB/T47010要求。4.4蓄熱單元4.4.1蓄熱系統(tǒng)應采用雙罐布置（高溫罐和低溫罐），儲熱介質可選用水、導熱油或熔融鹽。4.4.2當儲熱溫度＞350℃時，應采用熔融鹽作為儲熱介質，其技術特性應滿足：a）凝固點：≤150℃;b）工作溫度上限：≥550℃;）；d）密度偏差：±2%（工作溫度范圍內）。4.4.3儲熱罐設計應符合GB150和TSG21要求，保溫層應采用巖棉或硅酸鋁纖維，厚度經(jīng)熱工計算確定，確保表面溫升≤15℃。4.5儲氣單元4.5.1儲氣裝置可采用地下鹽穴、硬巖洞穴或地面高壓儲罐，設計壓力宜為10MPa～16MPa。4.5.2地面高壓儲罐應符合GB/T150規(guī)定，材料選用Q345R或更高級別鋼材，設計壽命≥30年。4.5.3儲氣裝置有效容積應滿足系統(tǒng)額定出力持續(xù)運行4～8h所需壓縮空氣量。4.6膨脹單元4.6.1膨脹機應采用多級膨脹結構，級前配置再熱器，入口空氣溫度應≥300℃。4.6.2膨脹機等熵效率應≥91%，額定工況下機械效率≥98%。4.6.3末級膨脹機排氣溫度應≥20℃,防止析濕腐蝕。T/CMEEEAXXXX—202655性能與技術指標5.1熱回收性能5.1.1熱回收率系統(tǒng)在額定工況下的熱回收率應≥85%，按公式（1）計算：ηhr=×100%···························································(1)式中：Qact——實際回收熱量，單位為兆焦（MJ）；Qtheo——理論最大壓縮熱量，按公式（2）計算：其中：M——空氣質量流量，單位為千克每秒（kg/s）；Cp——空氣定壓比熱容，取1.005kJ/(kg·K）；T0——環(huán)境絕對溫度，單位為開爾文（K）；p2/p1——總壓縮比；k——絕熱指數(shù)，取1.4。5.1.2蓄熱效率儲熱系統(tǒng)保溫8h后的蓄熱效率應≥97%，16h后應≥95%。5.1.3系統(tǒng)綜合效率AA-CAES系統(tǒng)電-電轉換效率應≥65%，基于熱耗法的效率計算按DL/T5895執(zhí)行。5.2能量品質指標5.2.1儲熱介質溫度分層度高溫儲熱罐垂直方向溫度分層度應≤15℃,底部與頂部溫差應≥150℃。5.2.2壓縮熱品位儲熱介質最高溫度應≥300℃,優(yōu)選350℃~450℃區(qū)間，以提高系統(tǒng)做功能力。5.2.3熱能輸送損失換熱器至儲熱罐間管道熱損失應≤輸送熱量的1.5%。5.3運行參數(shù)限值5.3.1壓力限值運行壓力限值應符合下列要求：a）壓縮機出口最大壓力：≤儲氣裝置設計壓力的95%；b）儲熱系統(tǒng)最高工作壓力：≤1.6MPa（水或導熱油系統(tǒng)）或≤0.8MPa（熔融鹽系統(tǒng)）。5.3.2溫度限值運行溫度限制應符合下列要求：a）壓縮機軸承溫度：≤95℃;b）電機繞組溫度：≤150℃（F級絕緣）或≤180℃（H級絕緣）；c）儲熱罐壁溫：≤設計溫度且≥介質凝固點+50℃。5.4安全與環(huán)保要求5.4.1安全閥設置儲熱罐、換熱器應設置安全閥，開啟壓力為設計壓力的1.1倍，回座壓力不低于設計壓力的0.9倍。T/CMEEEAXXXX—202665.4.2噪聲控制距設備1m處噪聲聲壓級應≤85dB(A），廠界噪聲應符合GB12348中3類標準（晝間≤65dB(A)，夜間≤55dB(A)）。5.4.3環(huán)境保護系統(tǒng)應無燃燒產(chǎn)物排放，結構完整性檢測周期應符合GB/T21447規(guī)定。6試驗與證實方法6.1熱回收率測試6.1.1試驗條件熱回收率測試條件符合下列規(guī)定：a）環(huán)境溫度：15℃~35℃;b）相對濕度：45%～75%；c）電源電壓偏差：±5%額定電壓；d）系統(tǒng)連續(xù)運行時間：≥2h（達到熱穩(wěn)定狀態(tài)）。6.1.2測量參數(shù)熱回收率測量參數(shù)符合下列規(guī)定：a）需同步測量以下參數(shù)，采樣頻率≥1Hz；b）壓縮機進出口空氣壓力、溫度（精度：壓力±0.5%FS，溫度±0.5℃);c）空氣質量流量（采用孔板流量計，精度±1.5%）；d）換熱器進出口儲熱介質流量（電磁流量計，精度±0.5%）；e）儲熱介質溫度分布（熱電偶陣列，測量不確定度≤±1℃)。6.1.3試驗步驟熱回收率試驗按照下列步驟進行：a）啟動系統(tǒng)，在額定工況下連續(xù)運行至熱穩(wěn)定狀態(tài)（溫度變化率≤1℃/30min）；b）記錄30min內各測點穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，計算算術平均值；c）按5.1.1公式計算熱回收率；d）重復試驗3次，取算術平均值為最終結果。6.1.4數(shù)據(jù)處理試驗結果應滿足表1要求。表1熱回收性能測試合格判據(jù)6.2換熱器性能測試傳熱有效度測試按GB/T27698.1規(guī)定的方法進行，測試介質為空氣-水/油/熔鹽，試驗壓力為設計壓力的1.1倍。6.2.1壓力損失測試在額定流量下測量換熱器進出口壓差，空氣側壓降應≤50kPa，介質側壓降應≤30kPa。T/CMEEEAXXXX—202676.2.2熱損系數(shù)測試儲熱罐在額定工作溫度下靜置8h，按公式（3）計算熱損系數(shù)：UL——熱損系數(shù)，單位為千瓦每平方米開爾文[kW/(m2·K)]；QlossQ——散熱量，通過介質溫降計算，單位為千瓦（kW）；A——儲熱罐表面積，單位為平方米（m2——儲熱罐平均溫度與環(huán)境溫度之差，單位為開爾文（K）。6.3儲熱介質性能驗證6.3.1熔融鹽物性測試熔融鹽物性測試應包括下列內容：a）凝固點測定：采用差示掃描量熱法（DSC），按NB/SH/T0832執(zhí)行，允許偏差±3℃b）比熱容測定：按GB/T46193規(guī)定測試，測試溫度區(qū)間200℃~550℃,允許偏差±2%6.3.2介質兼容性測試儲熱介質與罐體材料、換熱器管材在最高工作溫度下浸泡500h，腐蝕速率應≤0.1mm/a。6.4系統(tǒng)效率測試6.4.1電-電轉換效率測試在額定工況下，按公式（4）計算系統(tǒng)效率：式中：Eoutput——發(fā)電輸出電能，單位為兆瓦時（MW·h）；Einput——儲能消耗電能，單位為兆瓦時（MW·h）。6.4.2測試周期應完成至少3個完整的“儲能-儲熱-釋能”循環(huán)，效率算術平均值應≥65%，單次效率不應低于63%。6.5安全性能驗證6.5.1安全閥校驗按TSGZF001規(guī)定，開啟壓力誤差≤±3%，密封試驗壓力為0.9倍開啟壓力，保壓10min無泄漏。6.5.2接地電阻測試系統(tǒng)接地電阻應≤4Ω,采用接地電阻測試儀測量，按GB/T17949.1執(zhí)行。6.5.3絕緣電阻測試電動機、發(fā)電機繞組對地絕緣電阻應≥100MΩ（500V兆歐表測量），按GB/T20160執(zhí)行。7檢驗規(guī)則7.1檢驗分類T/CMEEEAXXXX—20268檢驗分為出廠檢驗、型式檢驗和現(xiàn)場驗收檢驗。7.2出廠檢驗每臺設備應進行出廠檢驗，檢驗項目見表2。表2出廠檢驗項目與要求7.3型式檢驗有下列情況之一時應進行型式檢驗：a）新產(chǎn)品試制定型鑒定；b）結構、材料、工藝有重大改變；c）停產(chǎn)一年后恢復生產(chǎn)；d）國家質量監(jiān)督機構提出要求。e）型式檢驗項目應包括本文件第5章和第6章全部內容。7.4現(xiàn)場驗收檢驗系統(tǒng)安裝調試完成后應進行現(xiàn)場驗收檢驗，檢驗項目包括系統(tǒng)熱回收率、蓄熱效率、電-電轉換效率、安全閥動作性能、噪聲測試。8標志、包裝、運輸與貯存8.1標志設備銘牌應包含：產(chǎn)品名稱、型號規(guī)格、設計壓力、設計溫度、額定流量、制造單位、出廠編號、制造日期；安全警示標識應符合GB2894規(guī)定。8.2包裝換熱器、儲熱罐應采用木質底座固定，易損部位應加裝防護罩；隨機文件應包括：產(chǎn)品合格證、質量證明書、安裝使用說明書、竣工圖。8.3運輸運輸過程中應保持設備豎直，傾斜角度≤15°；熔融鹽介質應在設備就位后現(xiàn)場填充，運輸重量不應包含介質重量。8.4貯存設備應貯存在干燥通風的室內，環(huán)境溫度-10℃~40℃；熔融鹽介質應密封貯存，防止吸潮變質。9運行維護9.1運行監(jiān)控T/CMEEEAXXXX—20269應實時監(jiān)測壓縮機排氣溫度、儲熱罐溫度分布、儲氣壓力等關鍵參數(shù)，采樣周期≤1s；控制系統(tǒng)應具備異常工況報警功能，報警響應時間≤2s。9.2定期維護定期維護應包括下列內容：a）每月檢查保溫層完整性，修補損壞部位；b）每季度校驗安全閥、壓力表、溫度計等安全附件；c）每年進行一次全面性能測試，包括熱回收率、蓄熱效率，測試方法按第6章執(zhí)行；d）每三年進行一次儲熱罐內部檢查，采用內窺鏡或機器人檢測，評估腐蝕狀況。9.3故障處理當儲熱介質泄漏時，應立即停運系統(tǒng)，啟動應急收集裝置，防止環(huán)境污染；當溫度