本文档属于类型a，是一篇关于原始研究的学术论文。以下是对该研究的详细报告：

主要作者及研究机构

该研究的主要作者包括Andrea L. Facci、David Sánchez、Elio Jannelli和Stefano Ubertini。他们分别来自意大利的“Tuscia”大学工程学院、西班牙的塞维利亚大学工程学院以及意大利那不勒斯“Parthenope”大学的工程学院。该研究发表于2015年的《Applied Energy》期刊。

学术背景

该研究的主要科学领域是能源存储，特别是压缩空气能量存储（Compressed Air Energy Storage, CAES）技术。随着风能和太阳能等间歇性可再生能源的大规模应用，如何有效存储这些能源成为了一个重要问题。CAES技术因其较低的单位容量投资成本而备受关注，但其经济潜力仍是一个开放的研究课题。该研究提出了一种新型的三联供压缩空气能量存储（Trigenerative Compressed Air Energy Storage, T-CAES）概念，旨在评估其热力学可行性，并探讨相关参数对系统性能的影响。

研究流程

该研究包括以下几个主要步骤：

1. 概念提出与系统设计
   研究团队提出了一种基于压缩空气系统的三联供能量存储概念。该系统简化了传统的绝热压缩空气能量存储（Adiabatic CAES, A-CAES）设计，同时存储机械能和热能（包括热能和冷能）。系统设计的目标是实现一种小型化的T-CAES，以便于分布式能源需求的应用。

2. 热力学模型建立
   研究团队建立了一个详细的热力学模型，用于评估T-CAES的性能。模型考虑了空气作为理想气体的行为，并计算了空气在压缩和膨胀过程中的比热容。此外，模型还考虑了高压储气罐中的质量守恒和能量守恒，以及热交换器的设计。

3. 参数敏感性分析
   研究团队对影响T-CAES性能的关键参数进行了系统的敏感性分析。这些参数包括压缩和膨胀的级数、压缩机和涡轮的小级效率、储气罐入口空气温度、储气罐压力比以及存储时间等。每个参数被逐一变化，以评估其对系统性能的影响。

4. 技术问题讨论
   研究团队还讨论了T-CAES设计中的技术问题，包括压缩机和涡轮的选择、热交换器的设计等。这些技术问题对于系统的实际应用至关重要。

主要结果

1. 压缩和膨胀级数的影响
   研究发现，将压缩分为2或3级可以在效率和系统复杂性之间取得良好的平衡。增加压缩级数对系统效率的提升效果逐渐减弱。对于膨胀过程，至少需要3级膨胀以限制膨胀出口的最低温度，避免技术上的不可行性。

2. 小级效率的影响
   压缩机和涡轮的小级效率对系统的电气效率和㶲效率有显著影响。研究建议，压缩机和涡轮的效率应至少达到60%以上，以确保系统的电气效率超过20%，㶲效率超过30%。

3. 储气罐入口空气温度的影响
   研究发现，储气罐入口空气温度的升高会降低系统的容量和效率。当入口温度从30°C升高到100°C时，系统的容量减少了18%，电气效率降低了9%，㶲效率降低了12%。

4. 储气罐压力比的影响
   储气罐压力比（最大压力与最小压力的比值）对系统的存储容量有显著影响。当压力比从1.1增加到10时，存储时间增加了11倍。然而，压力比对电气效率的影响较小，但对㶲效率有负面影响。

5. 存储时间的影响
   研究发现，存储时间对系统的电气效率和㶲效率影响较小。在24小时内，电气效率仅降低了4.7%，㶲效率降低了2.3%。

结论

该研究通过热力学模型和敏感性分析，证明了T-CAES作为一种分布式系统的潜力，能够将电力存储与热能和冷能生产相结合。系统的㶲效率在40%到50%之间，与传统三联供系统的㶲效率相当。此外，研究还表明，T-CAES在欧洲能源市场中的电气效率达到30%，同时能够生产热能和冷能，具有较高的应用价值。

研究亮点

1. 新颖的三联供压缩空气能量存储概念
   该研究首次提出了将压缩空气能量存储与三联供系统相结合的概念，为分布式能源存储提供了新的解决方案。

2. 详细的热力学模型与敏感性分析
   研究团队建立了一个全面的热力学模型，并对影响系统性能的关键参数进行了系统的敏感性分析，为T-CAES的设计和优化提供了理论依据。

3. 技术问题的深入讨论
   研究团队对T-CAES设计中的技术问题进行了详细讨论，包括压缩机和涡轮的选择、热交换器的设计等，为系统的实际应用提供了重要参考。

其他有价值的内容

研究还指出，未来的工作将致力于选择最适合的系统组件技术，并进一步分析系统的非设计或动态行为，以及各参数之间的相互影响。这将为T-CAES的实际应用提供更全面的技术支持。