考慮海上風能波動的水下壓縮空氣儲能系統能量轉化特性

摘要：為準確揭示海上風能波動性對水下壓縮空氣儲能系統性能的影響規律，以先進絕熱水下壓縮空氣儲能系統為研究對象，首先，建立考慮風能波動性的海上風電-儲能系統熱力學模型；接著，提出關鍵設計參數的設計流程；最后，分析了額定工況與變工況條件下儲能系統的能量轉化特性。研究結果表明：隨著導熱油與空氣質量流量之比κo，a的增加，水下輸氣管道散熱損失與冷油罐散熱損失的變化趨勢相反，同時存在κo，a最優值為1.41，使得系統熱損失最小，對應的最大系統能量往返效率ηrt為60.3%；設計工況下，儲熱與換熱單元的損失最大，約占總損失的36.6%；穩定風速下，當風速偏離設計基礎風速時，壓縮機與膨脹機的效率降低，導致ηrt降低；擾動風速下，隨著擾動風分量最大值vd，max增加，受風機額定風速與切出風速的限制，vd，max對儲能系統平均發電功率的影響區域可分為快速增長區、增長減緩區以及降低區，3個區域內的ηrt均低于額定穩定工況下的設計值。研究可為水下壓縮空氣儲能與海上風電的集成應用提供理論指導。

關鍵詞：水下壓縮空氣儲能；海上風電；風能波動；能量轉化特性

中圖分類號：TK123 文獻標志碼：A

DOI：10.7652/xjtuxb202502001 文章編號：0253-987X（2025）02-0001-12

Energy Conversion Characteristics of Underwater CompressedAir Energy Storage System Considering Offshore Wind Fluctuation

LI Mengjie1， LIU Zhanbin1， HE Yaling1， ZHU Shurong2

（1. National Innovation Platform （Center） for Industry-Education Integration of Energy Storage Technology，

Xi’an Jiaotong University， Xi’an 710049， China; 2. China Energy Engineering Group Equipment Co.， Ltd.， Beijing 100044， China）

Abstract：To accurately assess the impact of offshore wind （OW） fluctuations on the performance of the underwater compressed air energy storage （UWCAES） system， an advanced adiabatic UWCAES was employed as the subject of investigation， firstly， a thermodynamic model of OW-UWCAES was established， followed by the introduction of a design methodology for key operational parameters， and finally the energy conversion characteristics of the UWCAES system were analyzed under rated and variable working conditions in this paper. The results show that： As the ratio of thermal oil to air mass flow rate （κo，a） increased， the heat losses in the underwater gas pipeline and cold oil tank exhibited opposite trends. An optimal κo，a existed that minimized the system’s heat loss， corresponding to the highest round-trip efficiency （ηrt）. The optimal κo，a under the study’s design conditions is 1.41， resulting in an ηrt of 60.3%. Under the design condition， thermal storage and heat exchange units exhibited the highest exergy losses， accounting for 36.6% of the total exergy losses. For stable wind speeds， deviations from the design wind speed decreased the efficiency of the compressor and expander， leading to a reduction in ηrt. For disturbing wind speeds， as the maximum value of the disturbing wind component （vd，max） increased， its impact on average power generation transitioned through a rapidly increasing region， an increasing deceleration region， and a decreasing region due to limitations from the rate wind speed and cut-out speed . In all three regions， the ηrt is lower than the design value under rated stable conditions. This study can provide a theoretical guidance for the integrated application of underwater compressed air energy storage and offshore wind power.

Keywords：underwater compressed air energy storage; offshore wind power; wind fluctuation; energy conversion

近年來，我國新能源技術發展迅速，水電、風電、光伏、在建核電的裝機規模等多項指標位居世界前列。根據國家能源局2024年1月發布的數據顯示，2023年全國累計發電裝機容量約29.2億kW，其中風電裝機容量約為4.4億kW，同比增長20.7%［1］。海上風電（OW）近年發展迅速，但與陸上風電同樣面臨風能隨機性與波動性的問題。為確保電網安全穩定運行并減少風電棄置量，需為海上風電配備穩定可靠的儲能技術。按照能量的存儲形式，儲能技術主要分為熱能存儲、機械能存儲、化學能存儲、電化學能存儲和電能存儲等。在眾多儲能技術中，壓縮空氣儲能（CAES）是最具應用前景的規模化儲能技術之一，具有壽命長、規模大、成本低等優勢［2］。CAES主要包括儲能與釋能兩個基本工作過程。儲能時，利用電力負荷低谷期的電能驅動壓縮機產生高壓空氣并進行存儲；釋能時，儲存的高壓空氣進入透平機作功發電，以應對電力負荷高峰期的需求。CAES技術不斷蓬勃發展，截至2024年5月，國內已有9個項目投入運營，累計裝機容量約為782.5MW，如湖北應城300MW/1500MW·h與山東肥城300MW/1800MW·h 2個壓縮空氣儲能電站均于2024年4月并網成功，且還有許多CAES項目正在建設中［3］。

不同于將高壓空氣存儲于巖洞、鹽穴、廢棄礦井、人工硐室、剛性儲氣罐等儲氣方式，水下壓縮空氣儲能技術（UWCAES）利用水的靜壓特性，將高壓空氣存儲于水下的柔性儲氣包或剛性儲氣室中。UWCAES技術實現了儲能與釋能過程儲氣室的壓力恒定，使得儲能過程壓縮機始終工作在額定工況附近，部件效率高，且釋能過程無需使用減壓閥來節流減壓，從而降低了系統的能量損失［4］。此外，UWCAES系統中占據空間最大的儲氣室布置在海底，與海上風能的地理位置相匹配。

與已經投入商業應用的陸上CAES技術相比，UWCAES技術目前仍處于探索階段，理論研究主要集中在UWCAES的熱力學特性分析與構型優化兩方面［5］。Cheung等［6］建立了帶儲熱的兩級壓縮/膨脹UWCAES熱力學模型，研究了不同系統參數變化對儲能性能的影響，結果表明：管路尺寸、壓縮機/膨脹機效率以及儲熱效率對儲能性能的影響最為顯著，當壓縮機/膨脹機效率及換熱器效率較高時，系統能量往返效率可達71%。卜憲標等［7］以三級壓縮/膨脹UWCAES為研究對象，分析了壓縮機/膨脹機性能以及儲能深度對能量往返效率和儲能密度的影響規律，并提出了利用電加熱提升膨脹機進氣溫度的效能提升技術。Wang等［8］提出了多級水下壓縮空氣儲能系統，可根據波動的可再生能源輸入及用戶需求，改變水下儲氣裝置的深度，從而存儲不同壓力水平的壓縮空氣，研究結果表明：簡單的兩級UWCAES的能量往返效率在62%～81%。Ebrahimi等［9］使用先進分析方法對UWCAES進行能量轉化特性分析，結果顯示：在實際工況下，系統的總損率為47.1%，而在理論不可避免工況下，損率可降至15.9%，表明該UWCAES系統有較大的改進空間。此外，也有研究者提出將UWCAES系統與海水淡化［10］、冷熱電聯供［11］等功能相結合的應用新途徑。

UWCAES技術的實驗研究主要集中在儲氣結構的實驗測試與小型示范系統的驗證方面。文獻［12］設計加工了直徑為1.5 m和5 m的兩種柔性儲氣包，分別放置在淡水槽以及深度為25 m的海水中，經過多次完整的充氣與放氣循環，驗證了儲氣包的可靠性。此外，研究者還提出了多種新型的水下儲氣形式，如采用可伸縮管道的無底沉箱儲氣形式［13］、混凝土儲氣室［14］、管狀袋儲氣包［15］、組合式儲氣包［16］等。美國Brayton Energy公司于2014年在夏威夷建立了一個小型示范系統，采用的是模塊化的儲氣裝置［17］。2015年，加拿大Hydrostor公司在安大略湖建設了規模為0.7MW的示范項目［18］，而后又在Goderich建設了具有1.75MW輸出峰值功率、2.2MW額定儲能功率和10MW·h存儲容量的商業項目［19］。截止目前，國內尚無相關UWCAES系統方面的實驗工作。

水下壓縮空氣儲能系統是一種能夠與海上風電耦合的新型儲能技術，但不穩定的海上風能會導致UWCAES的輸入不斷變化，系統偏離設計工況運行，進而影響運行特性。然而，現有研究對UWCAES的變工況分析相對較少［20-21］。因此，本文以先進絕熱水下壓縮空氣儲能系統為研究對象，建立了考慮海上風能波動性的海上風電與水下壓縮空氣儲能（OW-UWCAES）耦合系統熱力學模型，提出了耦合系統中關鍵運行參數的設計流程，分析了額定工況下的系統能量轉換特性與損情況，進一步研究了不同穩定風速與擾動風速對系統能量轉換過程的影響規律，并以實際風場數據為例，分析了UWCAES系統的變工況運行特性。

1 OW-UWCAES耦合系統建模

1.1 OW-UWCAES系統構型

OW-UWCAES耦合系統如圖1所示，其中數字表示不同位置的空氣狀態點，系統循環構型為三級壓縮中間冷卻、三級膨脹中間加熱及導熱油顯熱儲熱的形式。該系統由海上風力發電機組、空氣壓縮子系統、水下空氣存儲與輸運子系統、空氣膨脹做功子系統、儲熱與換熱子系統以及發電機組組成。

系統的儲能過程如下：海上風力發電機組產生清潔電能，驅動電動機M1、M2、M3分別帶動三級壓縮機C1、C2、C3，將常壓空氣壓縮為高壓狀態。為提高效率和降低能耗，采用三級壓縮中間冷卻方法。壓縮過程中，利用導熱油作為冷卻介質，在中間冷卻器HE1、HE2、HE3中冷卻壓縮后的高溫空氣，并將被加熱的導熱油存儲到熱油罐HOT中。壓縮后的高壓空氣經水下輸氣管道TRC輸送至水下儲氣包ACC，由于水的靜壓特性，壓縮過程儲氣包壓力保持不變，體積逐漸增大。

系統的釋能過程如下：電力需求高峰時，儲存的熱導熱油通過中間加熱器HE4、HE5、HE6加熱儲氣包釋放的高壓空氣，被加熱后的高溫高壓空氣推動膨脹機E1、E2、E3做功，并帶動發電機G1、G2、G3發電，此時被冷卻的導熱油返回冷油罐COT。不同于傳統的定容CAES技術在膨脹過程中需使用減壓閥來穩定膨脹機進口壓力，UWCAES在膨脹過程中儲氣包壓力保持不變，體積減小。

在滿足式（25）的壓縮儲能過程空氣壓力下，βC越小，進入儲氣包的空氣壓力越接近pACC，其能量損失越小；在滿足式（26）的膨脹釋能過程空氣壓力下，βE越大，膨脹機作功量越大，系統往返效率越高。本系統中，βC、βE分別取4.03和3.35。

（3）工質運行流量的確定。為了使經過一個完整壓縮儲電與膨脹發電過程后的儲氣包與儲油罐能夠回到初始狀態，空氣流量與導熱油流量應該滿足如下關系

mair，chmair，dch=moil，chmoil，dch=τdchτch（27）

式中：下標ch、dch分別表示儲能和釋能過程。

設mair，ch=1kg/s，定義κo，a為中間換熱器內導熱油與空氣質量流量之比moil，ch/mair，ch，以系統能量往返效率ηrt為目標，通過改變κo，a尋找最優的運行條件。圖2給出了κo，a對系統往返效率的影響。由圖可見，隨著κo，a的增大，ηrt先增大后減小，當κo，a=1.41時，ηrt存在最大值60.3%。ηrt受κo，a顯著影響的原因主要在于系統熱損失受導熱油流量的影響較大。

圖3展示了κo，a對系統熱損失的影響規律。UWCAES系統的熱量損失主要包括水下輸氣管道的散熱損失Qloss1以及冷油罐散熱損失Qloss2兩部分。由圖3可見，隨著κo，a增大，Qloss1先減小，然后保持不變，這是由于導熱油流量達到一定值后，增大導熱油流量也無法再進一步降低進入海底輸氣管道的壓縮空氣溫度T8，即Qloss1的最低值由海底溫度與環境溫度共同決定。此外，隨著κo，a的增大，Qloss2不斷增加，這是由于導熱油流量增大，導致膨脹發電過程進入低溫油罐的儲油溫度T38增加，進而使得冷油罐的散熱損失增加。當κo，a由0.60上升到2.40時，T38由316.7K上升到328.7K。可見，在Qloss1與Qloss2的相互制約下，總是存在最優κo，a，使得Qloss1與Qloss2之和最小，此時，能量往返效率達到最大值。

當κo，a較小時，導熱油流量較低，壓縮過程的空氣未得到充分降溫，導致進入海底儲氣包的輸氣管道的空氣溫度較高，氣體通過管道向海水散熱熱量損失Qloss1增大。κo，a=0.60時，Qloss1占系統總散熱損失的89.6%。

當κo，a較大時，導熱油流量過高，此時雖然可以有效地吸收壓縮過程存儲的熱量，但由于儲存的導熱油溫度較低，膨脹過程中的空氣升溫上限較低，因此膨脹發電量降低。此外，由于膨脹過程導熱油流量較大，導致中間加熱器導熱油出口溫度偏高，即低溫油罐的儲油溫度較高，通過低溫油罐對空氣的散熱損失Qloss2增大。κo，a=2.40時，Qloss2占系統總散熱損失的90.9%。

取κo，a=1.41，此時系統ηrt達到最大，為60.3%。根據30MW額定儲能功率設計要求，計算可得額定工況下工質運行流量分別為：mair，ch=55.12kg/s，moil，ch=77.72kg/s，mair，dch=110.24kg/s，moil，dch=155.44kg/s。

2.2 額定穩定風況下系統能效分析

圖4給出了額定運行工況下空氣的壓-焓圖，圖中數字對應圖1中各空氣的狀態點，反映了UWCAES系統的熱力學過程。

由圖4可見，系統內空氣的最高壓力和最高溫度均在第3級壓縮機出口，其值分別為5.62MPa、481.55K。從系統運行過程出發，針對壓縮儲能過程，由于海底輸氣管道的散熱與壓損影響，管道出口的壓縮空氣焓值h9比入口焓值h8少24.57kJ/kg，降低了8.16%；針對膨脹釋能過程，不同于傳統CAES的定容儲氣條件，由于水的靜壓特點與柔性儲氣包形式，膨脹釋能過程的空氣壓力不變，恒等于儲氣壓力；針對完整的循環過程，由于消音器的空氣出口溫度T18為324.10K大于環境溫度，因此系統出口的空氣焓值h18為324.57kJ/kg，高于進入系統的空氣焓值h1（298.45kJ/kg）。此外，由于系統中的壓力損失、散熱損失及機械損失等因素，膨脹機內空氣焓值的下降量小于壓縮機空氣內焓值的增加量。

進一步對額定工況下的UWCAES進行分析，得到系統的流Sankey圖如圖5所示，圖中數值為各部件在儲能與釋能過程中的值。在壓縮儲能過程中，風電機的流輸入值為480MW·h，壓縮空氣儲存和導熱油儲存的分別為295、82.1MW·h，伴隨著102.9MW·h的損失，儲能效率ηex，ch為78.6%。在膨脹釋能過程中，輸入來自于儲存的壓縮空氣與熱導熱油，輸出（即發電機發電量）為290MW·h，伴隨87.1MW·h的損失，釋能效率ηex，dch為76.9%。

系統各部件的損失情況如圖6所示。將系統中的設備按種類分為透平機械、電動機與發電機、儲熱與換熱單元、氣體輸運存儲單元，可以看出，儲熱與換熱單元的損失最大，約為68.34MW·h，占總損失的36.6%；其次是膨脹機、壓縮機與油泵組成的透平機械類，損失約為65.23MW·h，占總損失的35.0%。相比于空氣的壓縮、膨脹和換熱過程，導熱油混合、輸運、油罐散熱等過程的損失很小，可忽略不計。

3 系統變工況下的能量轉化特性

不穩定的風能使得壓縮空氣儲能系統的輸入處于變工況狀態，系統偏離設計值運行，影響部件的運行效率，進而改變整個系統的運行特性。為了準確揭示海上風能波動對UWCAES系統運行特性的影響規律，本節研究了不同穩定風速、不同類型擾動風對系統的能量轉化特性影響規律，并以某風電場的實際風況為例，分析了UWCAES系統的運行特性。

當風速改變時，根據式（7）確定風機輸出電功率，壓縮儲能過程的空氣流量隨風機功率成等比例變化，導熱油與空氣的流量比例保持不變；膨脹釋能過程則根據儲氣量與儲油量以及設計的釋能時間來確定導熱油與空氣的流量。

3.1 不同穩定風速的影響

本節分析中，儲能、釋能時間分別為60、30s，UWCAES系統的工質流量與風電輸入功率相關，其他運行條件與表1保持一致。圖7展示了穩定風速為3.5～13.5m/s時，UWCAES各系統效率的變化情況。圖8給出了穩定風速對系統散熱損失的影響規律。

由圖7可見，系統中儲能效率ηch、釋能效率ηdch、能量往返效率ηrt以及熱能流量效率ηtes隨風速的變化趨勢基本相同。隨著穩定風速的增加，各效率均先上升，當風速達到設計的基礎風速（8m/s）時，效率達到最高。進一步增加風速，由于壓縮機與膨脹機偏離設計流量，效率降低，導致系統各效率均逐漸下降。然而，當風速達到風機額定風速（12m/s）后，由于此時的風機輸出功率為額定功率，故不再發生變化，因此UWCAES系統的ηex，ch、ηex，dch、ηrt和ηtes維持不變，分別為73.0%、65.3%、47.7%和71.5%。

從圖7還可以看出，穩定風速為3.5～13.5m/s時，ηex，ch的變化范圍為73.0%～78.5%，ηex，dch的變化范圍為66.6%～76.3%，且ηex，ch始終大于ηex，dch。這是由于儲能過程的水底輸氣管道熱量損失Qloss1小于釋能過程的冷油罐散熱損失Qloss2，且風速變化對Qloss2的影響更大（見圖8），因此ηex，ch的變化幅值（5.5%）小于ηex，dch的變化幅值（9.7%）。

3.2 不同擾動風的影響

表2給出了擾動風的參數設置。在該參數條件下，基礎風+陣風、基礎分+漸變風以及基礎風+隨機風隨時間的變化如圖9所示。由圖可見，由于隨機風的規律性較差，且變化幅度比陣風和漸變風都要小，因此后續以陣風和漸變風為例，研究擾動風對水下壓縮空氣儲能系統的影響特性。

將陣風和漸變風分量的最大值，即vG，max和vR，max，統稱為擾動風分量最大值vd，max。圖10展示了vd，max對ηrt以及一個風速變化周期內系統平均發電功率PG，ave的影響。由圖可見，vd，max對ηrt和PG，ave的影響可分為3個區域。

區域1：vd，max≤（vrated－vB）。在此區域內，風速增加，系統偏離設計工況運行，壓縮機與膨脹機的效率降低，因此ηrt降低。然而，由于風速小于風機的額定風速，由式（7）可知，風機輸出功率增加，即UWCAES系統的輸入功率隨vd，max增加，壓縮儲能階段水下儲氣包累計儲存的高壓氣體質量快速增加，因此系統PG，ave快速上升。

區域2：（vrated－vB） lt;vd，max≤（vcut-out－vB）。在此區域內，最大風速已達到風機額定風速，但未超過風機切出風速。由式（7）可知，風機的最大輸出功率維持在額定功率，且隨著vd，max增加，風速達到風機額定風速的時間增加。由于達到額定風速后進一步增加風速，風機輸出功率也不會再增加，即UWCAES系統性能不再發生變化，因此ηrt的降低速率和PG，ave的增長速率均放緩。

區域3：vd，maxgt; （vcut-out－vB）。在此區域內，最大風速已達到風機切出風速，且隨著vd，max增加，超過切出風速的時間增加，即風機停機時間增加，因此累積儲氣體積降低，從而PG，ave減小。當最大陣風分量vG，max由25m/s增加到40m/s時，風機停機時間占比由21.7%增加到48.3%，PG，ave由48.28MW降低至31.71MW。

以基礎風+陣風為例，在3個區域中分別選取vG，max為2、15、30m/s，對比分析這3種工況下，系統中壓縮儲能階段關鍵運行參數的變化，如圖11所示。由圖可見，區域2中vG，max=15m/s時的儲氣速率明顯高于區域1中vG，max=2m/s時的；而對于區域3中vG，max=30m/s，由于在較長時間內，風速高于風機切出風速30m/s，系統處于停機狀態，因而此階段儲氣體積不變。當60s壓縮儲能時間結束后，在vG，max分別為2、15、30m/s擾動風工況下，水下儲氣包體積分別為67.8、94.5、60.9m3。

3.3 實際風況下的系統運行特性

以某風電場凌晨0：00到下午16：00的實際風況為例，采用本文所提OW-UWCAES技術，得到系統壓縮儲能階段的實測風速和儲氣體積如圖12所示。由圖可見，在儲能階段，平均風速為7.81m/s，最大、最小風速分別為12.91、1.81m/s，最終有效存儲氣體體積約為51 100m3。

基于實測風速與建立的OW-UWCAES模型，得到0：00到16：00系統壓縮耗功功率PC與高溫混合器油溫T28的變化情況，如圖13所示。由圖可見，儲能階段的壓縮機耗功功率隨風場波動，平均功率為28.09MW，高溫混合器內的導熱油溫度在464.0～486.9K范圍內波動，最終高溫儲油罐的溫度為469.2K。經過16h壓縮儲能階段，風機共輸出電能451.8MW·h，經過8h膨脹釋能階段，UWCAES系統平均發電功率為29.88MW，共輸出穩定電能239.0MW·h，系統能量往返效率為52.9%。

4 結 論

本文通過建立海上風電-水下壓縮空氣儲能系統熱力學模型，分析了考慮海上風能波動性的水下壓縮空氣儲能系統能量轉化特性，得到主要結論如下。

（1）導熱油與空氣質量流量之比κo，a顯著影響系統能量往返效率ηrt，其原因在于水下輸氣管道的散熱損失Qloss1和冷油罐散熱損失Qloss2隨κo，a的變化趨勢相反，于是存在最優κo，a，使得Qloss1與Qloss2之和最小，此時ηrt達到最大值。本文設計工況條件下，κo，a最優值為1.41，對應的ηrt為60.3%。

（2）額定設計工況下，水下壓縮空氣儲能系統中儲熱和換熱單元的損失最大，占總損失的36.6%；其次是透平機械類和電動機發電機類，分別占總損失的35.0%、25.3%；導熱油的混合、管內輸運、油罐散熱等過程損失很小，可忽略不計。

（3）穩定風速對儲能系統的影響結果表明：當風速偏離設計基礎風速vB時，壓縮機與膨脹機偏離設計流量，造成設備效率降低，進而導致ηrt小于額定設計值。與此同時，在小于切出風速范圍內，提高風速有利于系統平均發電功率PG，ave的提升。

（4）擾動風速對儲能系統的影響結果表明：受風機額定風速vrated與切出風速vcut-out的影響，隨著擾動風分量最大值vd，max增加，vd，max對PG，ave的影響可分為快速增長區（vd，max≤ vrated－vB）、增長減緩區（vrated－vB lt; vd，max≤ vcut-out－vB）以及降低區（vd，maxgt;vcut-out－vB），3個區域內的ηrt均低于額定穩定工況下的設計值。以平均風速為7.81m/s的某風電場實際風況為例，受風速波動性的影響，儲能系統ηrt為52.9%，比額定設計值低了7.4%。

參考文獻：

［1］國家能源局. 國家能源局發布2023年全國電力工業統計數據 ［EB/OL］. ［2024-04-06］. https：//www.nea.gov.cn/2024-01/26/c_1310762246.htm.

［2］陳海生， 李泓， 馬文濤， 等. 2021年中國儲能技術研究進展 ［J］. 儲能科學與技術， 2022， 11（3）： 1052-1076.

CHEN Haisheng， LI Hong， MA Wentao， et al. Research progress of energy storage technology in China in 2021 ［J］. Energy Storage Science and Technology， 2022， 11（3）： 1052-1076.

［3］中國化學與物理電源行業協會. 2024中國壓縮空氣儲能產業發展白皮書 ［EB/OL］. ［2024-05-24］. http：//www.escn.com.cn/20240310/2bdbf95e1c1e4f4fa3f207 910800fb1d/c.html.

［4］王晰， SHAIR J， 謝小榮. 水下儲能技術綜述與展望 ［J］. 電網技術， 2023， 47（10）： 4121-4130.

WANG Xi， SHAIR J， XIE Xiaorong. Underwater grid-scale energy storage： review and prospect ［J］. Power System Technology， 2023， 47（10）： 4121-4130.

［5］GUO Huan， XU Yujie， ZHU Yilin， et al. Coupling properties of thermodynamics and economics of underwater compressed air energy storage systems with flexible heat exchanger model ［J］. Journal of Energy Storage， 2021， 43： 103198.

［6］CHEUNG B C， CARRIVEAU R， TING D S K. Parameters affecting scalable underwater compressed air energy storage ［J］. Applied Energy， 2014， 134： 239-247.

［7］卜憲標， 陳昕， 李華山， 等. 面向海上風電的水下壓縮空氣儲能性能分析及提效技術 ［J］. 電力建設， 2024， 45（8）： 106-117.

BU Xianbiao， CHEN Xin， LI Huashan， et al. Performance analysis and efficiency-improving technology of underwater compressed air energy storage for offshore wind power ［J］. Electric Power Construction， 2024， 45（8）： 106-117.

［8］WANG Zhiwen， TING D S K， CARRIVEAU R， et al. Design and thermodynamic analysis of a multi-level underwater compressed air energy storage system ［J］. Journal of Energy Storage， 2016， 5： 203-211.

［9］EBRAHIMI M， CARRIVEAU R， TING D S K， et al. Conventional and advanced exergy analysis of a grid connected underwater compressed air energy storage facility ［J］. Applied Energy， 2019， 242： 1198-1208.

［10］KARACA A E， DINCER I， NITEFOR M. A new renewable energy system integrated with compressed air energy storage and multistage desalination ［J］. Energy， 2023， 268： 126723.

［11］LIU Zhan， LIU Xu， YANG Shanju， et al. Assessment evaluation of a trigeneration system incorporated with an underwater compressed air energy storage ［J］. Applied Energy， 2021， 303： 117648.

［12］PIMM A J， GARVEY S D， DE JONG M. Design and testing of energy bags for underwater compressed air energy storage ［J］. Energy， 2014， 66： 496-508.

［13］華北電力大學. 海洋壓縮空氣儲能系統： CN201410021005.2 ［P］. 2017-01-04.

［14］LIM S D， MAZZOLENI A P， PARK J K， et al. Conceptual design of ocean compressed air energy storage system ［J］. Marine Technology Society Journal， 2013， 47（2）： 70-81.

［15］MAS J， REZOLA J M. Tubular design for underwater compressed air energy storage ［J］. Journal of Energy Storage， 2016， 8： 27-34.

［16］VASEL-BE-HAGH A R， CARRIVEAU R， TING D S K. Flow over submerged energy storage balloons in closely and widely spaced floral configurations ［J］. Ocean Engineering， 2015， 95： 59-77.

［17］Brayton Energy. UCAES undersea compressed air energy storage ［EB/OL］." ［2024-04-30］. https：//www.braytonenergy.net/our-projects/ucaes-undersea-compressed-air-energy-storage.

［18］BUDT M， WOLF D， SPAN R， et al. A review on compressed air energy storage： basic principles， past milestones and recent developments ［J］. Applied Energy， 2016， 170： 250-268.

［19］Hydrostor. Goderich energy storage center ［EB/OL］. ［2024-04-30］. https：//hydrostor.ca/projects/the-goderich-a-caes-facility.

［20］李瑞， 陳來軍， 梅生偉， 等. 先進絕熱壓縮空氣儲能變工況運行特性建模及風儲協同分析 ［J］. 電力系統自動化， 2019， 43（11）： 25-33.

LI Rui， CHEN Laijun， MEI Shengwei， et al. Modelling the off-design operation characteristics of advanced adiabatic compressed air energy storage and cooperative analysis of hybrid wind power and energy storage system ［J］. Automation of Electric Power Systems， 2019， 43（11）： 25-33.

［21］劉揚波， 陳俊生， 李全皎， 等. 海上風電水下壓縮空氣儲能系統運行及變工況分析 ［J］. 南方電網技術， 2022， 16（4）： 50-59.

LIU Yangbo， CHEN Junsheng， LI Quanjiao， et al. Operation and varying load analysis of offshore wind-underwater compressed air energy storage system ［J］. Southern Power System Technology， 2022， 16（4）： 50-59.

［22］ANDERSON P M， BOSE A. Stability simulation of wind turbine systems ［J］. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems， 1983， PAS-102（12）： 3791-3795.

［23］WOLF D. Methods for design and application of adiabatic compressed air energy storage based on dynamic modeling ［D］. Bochum： Ruhr-Universitt Bochum， 2010.

［24］王志文. 水下壓縮空氣儲能系統設計與能效分析 ［D］. 大連： 大連海事大學， 2017.

［25］WANG Zhiwen， XIONG Wei， TING D S K， et al. Conventional and advanced exergy analyses of an underwater compressed air energy storage system ［J］. Applied Energy， 2016， 180： 810-822.

（編輯 李慧敏）