Systemanalyse af Compressed Air Energy Storage - Balmorel

More documents

Recommendations

Info

P [kW per kg/s] 700 600 500 400 300 200 100 0 Virkningsgrad Elforbrug Varmeproduktion 50 60 70 p [bar] figur 16: Virkningsgrad og energistømme for kompressionstrinnet i Sc1 ved varieret tryk. 28 80 90 100 0,894 0,892 0,89 0,888 0,886 0,884 0,882 Elproduktionen stiger, når modtrykket stiger, men det gør fjernvarmeproduktionen også. Virkningsgraden er ikke konstant, men det drejer sig om 1 %-point. Virkningsgraden af kompressionstrinnet er derfor valgt til at være 0,88. Den næste del af anlægget der implementeres i Balmorel er ekspansionstrinnet. Til det skal bruges en komponent, der bruger varme til at producere elektricitet. Hvis naturgastemperaturen er høj, kan der med fordel udnyttes den overskudsvarme, der er i udløbsluften. Energien kan bruges til fjernvarme. Hvis anlægget kun producerer elektricitet, bruges et kondensanlæg. Hvis overskudsvarmen udnyttes, bruges i stedet et modtryksanlæg. Begge anlæg bruger naturgas som brændsel. Fjernvarmeeffekten regnes på samme måde som på kompressionstrinnet. Der er dog kun en enkelt varmeveksler. I praksis bruges den øvre brændværdi til at regne den termiske virkningsgrad af en gasturbine [8 (s. 71)]. Da det anvendte datasæt bruger den nedre brændværdi, er virkningsgraderne regnet ud fra denne. Anlægget undersøges med brændertemperaturer på hhv. 200°C, 530 °C og 1100 °C. Produktionen på de to anlæg med højeste temperaturer kan både ske med ren elproduktion samt med kombineret el- og varmeproduktion. Da et kondensanlæg kun har et enkelt produkt, skal virkningsgraden, i Balmorel, noteres som en enkelt koefficent ligesom varmepumpen. Modtryksanlægget derimod har to produkter, el og varme, og skal derfor have to koefficienter. Den ene er systemets samlede virkningsgrad. Den anden koefficient giver forholdet mellem el- og varmeproduktionen. I tabel 4 er vist koefficienterne for de tre situationer og de to typer anlæg herunder. Sc 1 “Kondensanlæg” “Modtryksanlæg” Samlet Samlet ELprod/Varmeprod virkningsgrad virkningsgrad 200 °C 1,135 - - 530 °C 0,930 1,000 7,03 1100 °C 0,858 0,980 13,3 tabel 4: Virkningsgrader til beskrivelse af CAES-anlægget i Balmorel. 0,88 η [-]
Virkningsgraderne er ikke realistiske, idet energien i trykluften ikke er medregnet og virker derfor misvisende. Da Balmorel er lavet i et lineært ligningsprogram er det ikke termodynamikken, der er interessant, men i stedet de ligninger der gives. For at implementere anlægget på denne måle er man altså nødt til at manipulere med Balmorel. Udover virkningsgraderne er det nødvendigt at give datasættet den installerede effekt for de to komponenter. De installerede effekter ønskes at være høje, så anlægget bedre kan udnytte døgnets elprisvariationer. Sc 1 Op- og afladningseffekt [MW] Op- og afladningstid [h] 200 °C 200 / 200 6,3 / 3,9 530 °C 200 / 200 6,3 / 6,7 1100 °C 200 / 400 6,3 / 6,0 tabel 5: Installeret effekt af CAES-anlægget samt drifttid. I tabel 5 ses den installerede effekt for de to komponenter samt hvor lang tid det vil tage at fylde lageret helt og tømme det helt. På dette tidspunkt har de to trin ikke noget med hinanden at gøre og kan derfor producere uafhængigt af hinanden. Forskellen i produktionen på de to trin skal begrænses, idet kompressionstrinnet skal have oplagret noget trykluft, før det skal være muligt for ekspansiontrinnet at producere. For at koble de to trin sammen, skal der laves et lager. Denne del er ikke en integreret komponent i Balmorel og skal derfor laves som en ligning, der er afhængig af effekten af de to trin: mlager,tid=i = mlager,tid=i-1 + Pkomp,tid=i-1 · mkkomp · τ – Pturb,tid=i-1 · mkturb · τ Lagerindholdet i en given time er lig lagerindholdet i timen forinden plus den tilførte mængde luft fra kompressionen fratrukket den mængde luft, der blev trukket ud af lageret og gennem turbinerne. Koefficienterne Pkomp og Pturb har enheden kg pr. MWh. Koefficienterne er fundet ud fra resultaterne fra DNA og gør dermed massestrømmen ind og ud af lageret afhængig af effekten i den pågældende time. τ repræsenterer et tidsskridt og er gennem hele projektet lig én time. Det sidste, der skal tilføjes systemet, er lagerets nedre og øvre grænse. Den nedre grænse findes, når lagertrykket er 50 bar. Lagerindholdet regnes som luftens masse. Det er ikke den faktiske luftmængde i lageret, men den mængde luft der er udover minimumsmængden. Minimumsmængden findes ved 50 bar. Den øvre grænse findes som forskellen mellem massen af luft i lageret ved 100 bar og minumumsmængden. Den nedre grænse sættes til 0 kg og den øvre sættes til 7551 ton svarende til et volumen på 150.000 m 3 . Denne lagerstørrelse er udgangspunktet i projektet, men der vil også blive set på andre lagerstørrelser. Effekten varierer fra 0 MW til den installerede effekt. Lagerligningen sørger for at begrænse produktionen på de to delkomponenter og gør, at lageret ikke kan oplades, hvis det er fyldt, ligesom det ikke kan aflades, hvis det er tomt. For en dokumentation af lagerligningen henvises til Bilag III. 29
Page 1: Systemanalyse af Compressed Air Ene
Page 5: Resume I fremtiden skal en større
Page 9: Nomenklatur A Annuitet c Specifik
Page 12 and 13: 9.2.9 Udskiftning af eksisterende K
Page 14 and 15: 2. Problemformulering Udgangspunkte
Page 16 and 17: potentielle lokaliteter til CO2-lag
Page 18 and 19: Ud af de timer, i 2007, hvor elpris
Page 20 and 21: 5.1 Huntorf Som nævnt i forrige af
Page 22 and 23: I de følgende afsnit beskrives for
Page 24 and 25: Kompressorerne tryksætter luften,
Page 26 and 27: foretrække, idet der skal spilles
Page 28 and 29: for højt, da det kan ødelægge ka
Page 30 and 31: et trykforhold over turbinen på 50
Page 32 and 33: 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40
Page 34 and 35: 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0
Page 36 and 37: 7. Balmorel 7.1 Introduktion Balmor
Page 40 and 41: 7.3.2 Scenarie 2 Kompresionstrinnet
Page 42 and 43: Systemernes udetid er en integreret
Page 44 and 45: Bortfalder CO2-afgiften helt fra en
Page 46 and 47: Første og sidste dag i ugen er and
Page 48 and 49: 9.2.1 Varmeområde Varmeprisen i om
Page 50 and 51: 9.2.3 Implementering i område 3 og
Page 52 and 53: Den installerede effekt af anlægge
Page 54 and 55: Da en udnyttelse af det allerede in
Page 56 and 57: 10.1.1 Generel produktion Det ses a
Page 58 and 59: 10.2.3 Installeret effekt Anlægget
Page 60 and 61: som før. Købs- og salgspriserne p
Page 62 and 63: Årlig produktion [GWh/år] Uden pa
Page 64 and 65: 13. Matlabmodel af CAES-anlæggenes
Page 66 and 67: Den installerede effekt på kompres
Page 68 and 69: men i stedet som en kombination af
Page 70 and 71: andet lige, blive påvirket, hvis p
Page 72 and 73: Balmorel kunne få elpriser med lig
Page 74 and 75: 15. Bæredygtig fremtid Danmark har
Page 76 and 77: producenter som vind- og vandkraft.
Page 78 and 79: 18. Kildehenvisninger [1] “Aftale
Page 80 and 81: 19. Bilag 70
Page 82 and 83: Bilag II - Nomenklatur for komponen
Page 84 and 85: mængde luft i lageret og minimumsm
Page 86 and 87: Bilag IV - Parameterkilder I tabell
Page 88 and 89:
Bilag VI - Anlægsdata Scenarie 1-a
Page 90 and 91:
Bilag VII - Økonomi Scenarie 1 (11
show all

Systemanalyse af Compressed Air Energy Storage - Balmorel

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?