智慧能源：数字孪生压缩空气储能管控平台

压缩空气储能在解决可再生能源不稳定性和提供可靠能源供应方面具有重要的优势。压缩空气储能，是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。通过提高能量转换效率、增加储能密度、快速启动和调节能力、节约成本以及环境友好等方面的优势，为能源存储和电力系统调节等应用提供了更具吸引力的选择。

通过图扑软件自研 HT for Web 产品打造先进压缩空气储能监控系统，模拟和分析压缩空气储能系统的运行过程，以及压缩机、储存罐、发电机等设备性能和作业效率。实现对储能电站运行数据的实时可视化监控和工艺流程的展示，为新型清洁能源的生产运行、实时监控、运营维护提供强有力支撑。

数据可视化监测

本案例的数据监控分为两大部分：系统安全和生产数据。

在系统安全方面，图扑 HT 的可视化监控界面将二三维高效融合，让用户实时查看电站安全事件的等级、发生时间以及事件详细信息。对膨胀机、储气罐空气压缩机等设备参数变化远程监控、实时监测、优化运行细节以及控制储能设备的启停操作。

在生产数据方面，通过搭载智能感知设备，实现实时采集储气压力、温度、效率，以及膨胀机的转速、震动频率、润滑油温度等重要参数，以及追踪电站历史功率、空气压缩机的电流、电压、运行状态，确保生产工序的精准监测和可视化分析。

本次图扑 HT “一张图”监测面板的设计风格灵活且简洁。增添了点选展开模式，在凸显大量数据指标的同时，也避免占用过多的空间。帮助用户快速响应电力需求的变化，实现系统效率的提升，以及减少能源浪费。

工艺流程可视化

先进压缩空气储能（Advanced Compressed Air Energy Storage，ACAES）是一种能量储存和释放的系统，其工艺流程分为压缩、储能、能量释放、热回收四部分。

压缩空气储能工艺包括以下步骤：首先，将空气抽入并压缩至高压状态，然后存储在储气罐中，以潜在能量形式保存。在需要电能时，释放高压空气，通过膨胀机或涡轮发电机产生电能，并将其连接到电网，同时进行精密的控制和监测。

图扑 HT 监控平台提供对集成关键作业区域、设备位置分布、以及生产效益、产量、设备稳定性和设备利用率等重点方面的全面监测。作业人员无需频繁出入厂区，也能清晰掌握设备设定状态，节省大量巡回摸排时间，提高生产管理效率。

空气压缩

将空气送入压缩机，压缩机通过电动机将空气压缩到高压状态；被压缩的空气流经冷却系统，随后储存在储气罐中，待用于后续的能量释放。

通过图扑软件 HT 引擎技术，数字孪生其运行流程。以构建的立体化管路帮助清晰辨别工艺的流程分布和各个子流程的工艺走向，用户可根据设备甚至零部件的位置、颜色变化及时发现问题。实现对设备作业态势和生产装置运作状态多层面的可视化监控。

储能数据监控

储气罐内的压缩空气在储能状态下，等待系统需要时释放能量。储气罐内的空气压力将保持稳定，以确保能量储存的可靠性。

当遇到作业异常态势时，图扑 HT 平台可基于探测到的潜在问题进行故障诊断和预警告警提示，并告知相关工作人员及时关注、及时了解、及时处理。还支持根据应急预案流程自动告警至有关部门，可跨部门、跨层级发起协同调度指挥。

图形化的数据分析工具使用户能够轻松比较不同时间段的数据，以发现潜在的性能优化机会，有利于管理层做出科学决策，包括资源分配、维护计划和性能改进。

能量释放

当需要释放储存的能量时，压缩空气从储气罐中释放，进入膨胀机。在膨胀机中，高压空气被膨胀为低压，同时驱动发电机产生电力。释放的压缩空气在膨胀过程中会产生热量，这部分热量可以被回收利用，提高系统的热效率。

图扑 HT 的 3D 模型，可形象还原膨胀机的外部结构和工作状态，提供全面的视觉信息。搭载感知元件，实现支持发电期间数据的可视监控分析。三维立体化监测搭配二维面板数据，两者共同为能量释放和系统性能的实时运行管理提供了坚实的基础。

热回收

在能量释放过程中产生的热量可以通过热交换器回收利用，用于加热工作流体或其他热能应用。

通过这样的工作流程，先进压缩空气储能系统实现了能量的高效储存和释放，可以在能量需求高峰时提供电力，并在低需求时进行能量储存，以实现能源的平衡和可持续利用。

图扑 HT 搭配一系列聚簇、栅格、活动规律等多样化可视分析手段，对系统内热能存储效率、储热循环效率、储热容量、储热系统温度以及系统压力、系统流量的实时分析。多方位并行分析呈现各项流程当日的工作概况，加速作业人员对当日仓库内设备工作状态的集中规范和细化管理。

浅谈传统空气压缩与先进空气压缩技术

常见的储能技术有储水蓄能、电池储能等，传统空气压缩技术相较于这些储能方式，具有可建规模较大、可用寿命较长、建设周期较短、占地面积较小，且不会受地理条件限制等优势。这种“空气充电宝”具有大规模储能能力、高响应速度、长期储存能力、灵活性以及可再生能源整合等优势。使它在电力系统调节、可再生能源整合和电网稳定性方面具有广泛的应用前景。

而先进压缩空气储能（Advanced Compressed Air Energy Storage，ACAES）相比传统压缩空气储能（CAES）具有更上一层楼的优势。

提高能量转换效率：ACAES 利用热能回收技术，将冷却水和压缩空气混合，在储能和发电过程中实现热能的回收和再利用，使得能量转换效率显著提高，从而使电力输出更高。

增加储能密度：ACAES 采用高温压缩空气储能技术，通过在压缩空气中加热并注入热能，实现了储能密度的提高，这意味着相同体积的设备能够存储更多的能量。

快速启动和调节能力：ACAES 系统具有快速启动和调节能力，可以在几分钟内实现从停止到满负荷电力输出的转换，这种灵活性使得 ACAES 能够应对电力系统的快速波动和调节需求。

节约成本：ACAES 系统可以利用廉价的电力或可再生能源电力来加热压缩空气，从而显著降低储能成本，除此之外，热能回收技术和高效能量转换也帮助降低了运营成本。