2.(2024,扬州)阅读短文,回答问题。
2024年4月30日,全球最大压缩空气储能项目并网发电,这是我国新型储能技术应用的一个里程碑。该项目工作原理如图22-3-3所示,用电低谷时段,将电网多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴中(地下盐层中的洞穴);用电高峰时段,将储存在盐穴中的高压空气释放,驱动空气膨胀机转动,连接发电机发电。

图22-3-3
该工程就像一个“超级充电宝”,储存1度电最终能放出0.72度电,装机功率300兆瓦。每年发电量可达6亿度,能够保障超过20万户家庭用电需求。每年可节约标准煤约$1.9× 10^{8}$kg,减少二氧化碳排放约$4.9× 10^{8}$kg。可连续放电6 h,使用期长达40年。
(1)该项目储能过程中,电网中多余的电能通过电动机转化为能,再通过空气压缩机转化为能。
(2)换热器是将热流体的部分内能转移给冷流体的装置,常温高压空气在“换热器2”处热。
(3)该项目每年节约的标准煤完全燃烧,释放J的能量。(标准煤热值为$2.9× 10^{7}$J/kg)
(4)该项目的能量转换效率为%。该项目每年发电6亿度,则消耗亿度用电低谷时段电网的多余电能。(计算结果保留一位小数)
(5)从工程建设角度,要增加项目储存的能量,请提出一条建议:。

2. (1)机械 内 (2)吸 (3)5.51 × 10¹⁵
(4)72 8.3 (5)增大地下盐穴的体积
【解析】(1)电动机工作时,扇叶转动带动空气流动,将电能转化为空气的机械能;空气压缩机压缩空气时,通过做功的方式增大了空气的内能,将机械能转化为内能。(2)常温高压空气在“换热器2”吸收热量,使气体的温度升高,压强依然很大,为下一步释放能量做准备。(3)每年可节约标准煤约1.9×10⁸ kg,每年节约的煤可释放的热量Q放 = mq = 1.9×10⁸ kg × 2.9×10⁷ J/kg = 5.51×10¹⁵ J。
(4)该项目的能量转换效率为η = W有/W总 = 0.72度/1度 = 72%,该项目每年发电6亿度,则消耗多余电能W'总 = W'有/η = 6亿度/72% ≈ 8.3亿度。(5)地下盐穴的体积越大,可储存的能量越大,故增大地下盐穴的体积,可以增大内能的转化量,从而增加项目储存的能量。

【分析】
本题围绕压缩空气储能项目展开，需结合能量转化、热值计算、效率等知识逐一分析各问题：
(1) 储能过程中，电动机消耗电能转化为机械能，空气压缩机压缩空气时对空气做功，将机械能转化为空气的内能；
(2) 根据换热器的功能，常温高压空气在换热器2处需吸收热量升温，才能成为后续发电所需的高温高压空气；
(3) 利用燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，代入标准煤的质量和热值计算释放的能量；
(4) 能量转换效率为输出电能与输入电能的比值，结合题目给出的能量转换比例计算效率，再根据效率公式计算消耗的多余电能；
(5) 从储存高压空气的载体（地下盐穴）的角度，体积越大可储存的高压空气越多，储存能量越大，据此提出合理建议。
【解析】
(1) 电动机工作时，消耗电能使空气流动，将电能转化为机械能；空气压缩机压缩空气，对空气做功，机械能转化为空气的内能，故依次填机械、内。
(2) 换热器将热流体的内能转移给冷流体，常温高压空气在换热器2处吸收热量，升温后变为高温高压空气，故填吸。
(3) 标准煤完全燃烧释放的能量：
$Q_{放}=mq=1.9×10^{8}\ \mathrm{kg}×2.9×10^{7}\ \mathrm{J/kg}=5.51×10^{15}\ \mathrm{J}$。
(4) 能量转换效率：
$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{0.72\ \mathrm{度}}{1\ \mathrm{度}}=72\%$；
每年发电6亿度（有用电能），则消耗的多余电能：
$W_{总}'=\frac{W_{有}'}{\eta}=\frac{6\ \mathrm{亿度}}{72\%}\approx8.3\ \mathrm{亿度}$。
(5) 地下盐穴储存高压空气，增大地下盐穴的体积，可储存更多高压空气，从而增加储存的能量，故建议为增大地下盐穴的体积。
【答案】
(1) 机械；内
(2) 吸
(3) $5.51×10^{15}$
(4) 72；8.3
(5) 增大地下盐穴的体积
【知识点】
能量的转化、热值计算、效率计算
【点评】
本题结合新型储能工程实际，将物理知识与实际应用结合，考查能量转化、热值、效率等核心知识点，难度适中，需理解工作原理并运用相关公式解题。
【难度系数】
0.6