先進壓縮空氣儲能（先進絕熱壓縮空氣儲能，超臨界壓縮空氣儲能等）通過回收并存儲壓縮過程中產(chǎn)生的壓縮熱，并在釋能過程中釋放出來，解決了傳統(tǒng)壓縮空氣儲能需要燃燒化石能源的問題，具有儲能效率高、儲能容量大和無二氧化碳排放等優(yōu)點，是目前最有發(fā)展前景的大規(guī)模電力儲能技術(shù)之一。其中，儲熱是影響先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一。

　　近日，中國科學(xué)院工程熱物理研究所儲能研發(fā)中心提出了基于顯熱存儲的新型間接式常壓儲熱技術(shù)（圖1(a)），系統(tǒng)采用常壓填充床（圖1(b)）替代高壓蓄熱裝置，由泵驅(qū)動的常壓空氣作為中間導(dǎo)熱介質(zhì)通過換熱器獲得壓縮空氣的熱量，并以直接接觸式換熱的方式傳遞給填充床內(nèi)部堆積的巖石顆粒進行顯熱存儲。顯然，常壓儲熱技術(shù)替代高壓蓄熱、高效直接接觸式換熱方式和廉價巖石顆粒作為顯熱存儲介質(zhì)等特點使得該型間接式常壓儲熱系統(tǒng)具有成本低、效率高和可靠性強等優(yōu)勢，該技術(shù)的提出是研究所在先進壓縮空氣儲能走向大型化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路的一個關(guān)鍵性技術(shù)創(chuàng)新。

　　近日，為了深入掌握該型間接式常壓儲熱系統(tǒng)的運行機理和特性，科研人員依托中關(guān)村壓縮空氣儲能基礎(chǔ)試驗平臺對其中關(guān)鍵的填充床儲熱裝置的運行性能及影響因素開展了實驗研究，并通過在填充床內(nèi)部中心軸向和兩個徑向位置布置的多個熱電偶（圖1(b)）監(jiān)測儲熱/釋熱實驗過程中填充床內(nèi)部的溫度分布和溫度變化過程（如圖2），獲得了不同儲/釋熱空氣流動方向和蓄熱溫度下，填充床蓄熱裝置在儲熱和釋熱過程中的動態(tài)傳熱特性，并從能量和火用角度分析了填充床蓄熱循環(huán)的總體性能。

　　研究結(jié)果表明，填充床內(nèi)部導(dǎo)熱、軸向的自然對流作用、空氣流動孔隙結(jié)構(gòu)均會影響儲/釋熱過程填充床的動態(tài)傳熱特性，尤其是軸向上的自然對流作用和空氣流動孔隙結(jié)構(gòu)能夠影響空氣在填充床內(nèi)的壓力和速度分布，從而影響空氣在填充床內(nèi)的換熱性能；儲/釋熱空氣流動方向影響填充床內(nèi)部溫度動態(tài)特性的主要因素是填充床軸向上的自然對流作用；當(dāng)采用蓄熱過程熱空氣自上而下流動，對應(yīng)釋熱過程常溫空氣自下而上流動的方案，能夠有效抑制填充床軸向上的自然對流作用；填充床蓄熱循環(huán)的熱效率和㶲效率比較于采用與之相反的儲/釋熱空氣流動方向時可以提高9%和5%（圖3）；提高蓄熱溫度也有助于改善填充床蓄熱循環(huán)的性能。