建立了一种通用气动式制动能量回收系统的数学模型。针对不同汽车制动的初始平均速度及高压储气罐预冲压力、容积等关键参数,在MATLAB中进行了仿真计算,通过分析系统工作过程中汽车的车速变化及系统高压储气罐的气压变化,研究系统的可行性及其能量回收效率。结果表明系统的制动能回收效率与高压储气罐的预充压力成正比,与高压储气罐的容积成反比,合理地确定高压储气罐预充压力和容积,系统回收效率可达20%;当汽车速度较低时,车辆仅依靠气动式制动系统,可满足汽车对制动距离的标准规定。

风能和太阳能等可再生能源具有间歇性和不稳定性的特点,不能大规模接入电网。压缩空气储能作为大规模储能技术可以调节电网负荷,削峰填谷,解决上述问题。目前压缩空气储能系统的压缩空气都是在体积恒定的容器中储存,压缩空气在释放时经过减压阀节流减压至预定的较低压力,浪费了大量的有用能,导致系统效率低,压缩空气利用率低。等压压缩空气储能通过保持压缩空气在储存和释放时压力的恒定,解决系统效率低的问题。基于质量守恒和能量守恒定律,建立压缩空气的热力学模型,采用基于气-液相变的等压方法,系统效率提高了12.18%。

基于典型压缩空气储能系统工作原理，运用热力学理论建立了压缩过程、储气系统和膨胀发电过程的理论分析模型。采用储能效率和储能密度作为评价指标，揭示了压缩空气储能系统在等温、绝热和多级多变工作过程下的工作特性，分析比较了恒压和恒容储气方式对有效能、储气罐容积等系统性能的影响规律。结果表明增大储气压力以及采用多级压缩和多级膨胀过程可提高储能系统的效率和储能密度。采用恒压式储气罐可减小储气容积。分析模型和研究结果可为设计高效的压缩空气储能系统循环形式提供基础。