储能技术可以促进可再生能源大规模发展,有效解决我国能源环境问题。压缩空气储能系统具有存储容量大、寿命长、不受地理环境限制等优点,是一项极具发展前景的储能技术。压缩机是压缩空气储能系统的核心设备,其性能对整个系统效率和储能经济性有着决定性影响。不同于普通工业中通常在设计工况附近运行的压缩机,储能系统压缩机需具备在较宽流量、压比范围内高负荷高效率运行的能力。因此,提高压缩机高效变工况能力,为压缩机提供安全稳定的运行控制方案是发展压缩空气储能关键技术之一。本文选取大规模压缩空气储能系统中多轴式离心压缩机典型级为研究对象,采用可调进口导叶和可调扩压器这两种变工况调节技术,通过数值与实验相结合的方法对离心压缩机变工况特性开展了深入研究,并为储能系统压缩机运行找到了最佳调节策略。本文主要研究内容与结论如下:1.根据典型级离心叶轮设计参数,自编写一维设计程序,首先得到变几何部件叶片一维气动参数,然后基于神经网络和遗传优化算法完成叶片三维优化设计,最后完成调节机构设计,建立了一套变几何部件与离心叶轮高效匹配设计体系。2.基于压缩空气储能大功率多级间冷压缩机综合实验平台,设计并建成了整机性能测试及内部流场测量系统,得到离心压缩机在不同导叶开度和不同扩压器调节角度下的变工况特性曲线以及进口导叶出口、叶轮出口流场变化规律,揭示了离心压缩机在变工况调节时的一些重要流动现象。3.建立离心压缩机整机数值模型,通过全三维定常流动数值计算方法,对不同导叶开度和不同扩压器调节角度下的离心压缩机整机性能变化规律与内部流场分布规律做了全面的研究与分析,揭示了离心压缩机在变工况调节时的能量损失机理。4.针对压缩空气储能系统压缩机高效变工况的运行特点,为解决进口导叶与扩压器联合调节过程中,调节角度变化的多维空间变量寻优问题,采用Kriging插值模型与Nelder-Mead优化算法,获得了离心压缩机高效变工况调节策略。与不调节时相比,离心压缩机稳定压比运行范围扩大了 232.5%,最高运行效率提高了 1.2%,平均效率提高了 2.8%。