储热储能中的计算机软件处理技术应用研究

2023-12-19李静娇杨翠蕾

储能科学与技术 2023年12期

李静娇，杨翠蕾，李伟

（石家庄铁路职业技术学院轨道交通系，河北石家庄 050000）

随着能源结构的转型以及能源需求的不断增长，储热技术作为可再生能源的利用方式，受到了社会各界的广泛关注。将计算机软件处理应用于储热储能领域之中，既可以极大地提高能源系统的运行效率与可靠性，也能够为能源的高效利用提供更为可行的解决方案。本文旨在讨论计算机软件处理技术在储热储能中的应用可行性，在介绍相关技术手段的同时，对其未来研究与发展方向进行展望。

在实际应用过程中，由于受到储能设备和储热材料特性的限制，系统的运行与维护始终存在着一定的问题，如效率低下、能源浪费问题突出等。为解决上述问题，计算机软件处理技术成为了一种有效应用手段。

1 储热储能技术的发展形式

1.1 热泵储能

热泵储能以电力资源作为过渡条件，转换热力信号，由热泵、热机两部分共同组成，如图1所示。

图1 热泵储能系统的主要功能结构Fig.1 Main functional structure of heat pump energy storage system

热泵部分：热力转换设备将电能信号转换为热力信号，并传输至核心储能系统之中。核心储能系统的低温储罐接收外部输入的低温热源，当其累积量达到一定数值标准后，会随热循环作用转化为高温热能，并经由高温储罐输出到储能系统外部环境之中[2]。热机部分：输出热能信号，由于热机具有转换能力，所以输出信号为电能资源。

1.2 汽驱压缩空气热储能系统

汽驱压缩空气热储能系统左右两侧都包含电动机设备，其运行过程需要空气的参与，如图2所示。

图2 汽驱压缩空气热储能系统的储能原理Fig.2 Energy storage principle of steam drive compressed air thermal energy storage system

左半部分的储能发生装置，受到电能驱动影响，所输出电力信号被压缩机接收，此时空气大量注入压缩机，冷却装置开始运行。当高温气体冷却，压强发生变化，气体体积缩小至原体积几千甚至上万分之一[3]。压缩后气体动能较强，经过升温后被燃烧装置利用，形成热蒸汽供涡轮机使用。

2 计算机软件处理技术对储热储能的影响

2.1 促进储热储能功率的混合分配

传统的储热储能功率需要先计算分量信号所带能量，再通过人为设定分段点的方式，将热量分发出气，根据分量信号能量差，确定储热分配效率，该方式准确率较低，不利于能源的高效利用。

利用计算机软件处理技术分配储热储能功率，可以保障能量的高效利用，不会造成热量损失的问题。由于计算机软件的运行较为稳定，在分配储能功率时，不易导致能源浪费问题。

设δ表示计算机软件设定系数，i表示能量传输区段内的分段点个数，ė表示能源信号的实时消耗功率，联立上述物理量，可将利用计算机软件处理技术的储热储能功率混合分配表达式定义为：

α表示能量信号的传输系数，其取值影响储热储能功率的分配方向，α> 0 表示系统储热，反之则表示系统放热。

2.2 实现对储能资源的综合调度

利用计算机软件处理技术综合调度储能资源，首先设定计算机软件程序，然后驱动储能系统，最后按照设置任务，实现对能量的分配与调度。计算机软件处理技术调度储能资源注重能源的分时、分区传输。分时是指在高能耗时段内，调动大量能源信号供储热储能设备利用；分区是指避免将高能耗储热储能设备放置在同一区域内，以此达到合理分配能量资源的目的。

对于计算机软件处理技术调度储能资源表达式的求解参考公式(2)。

式中，l→表示基于计算机软件处理技术所设定的储能信号分区向量，k表示储能信号的时间化利用参数，φ表示储能资源的综合配比系数。

3 基于计算机软件处理的储热储能优化研究

3.1 软件技术对储热储能系统工作特性的调节

计算机软件处理技术对储热储能系统工作特性的调节既注重时效性也注重长久性。时效性方面，软件应用初期，储热储能系统运行功率就会表现出明显变化，即便在储能设备相对较多的情况下，系统所存热能也不会出现过量消耗的情况，但由于每台设备的自主运行都会消耗一定的电能，这些电能均由能量资源转化而来，所以热能消耗值不会维持不变，而是会在小幅上升后，开始逐渐趋于稳定。长久性方面，计算机软件处理技术对储热储能系统功率的影响存在于储能设备的整个运行周期之中。