压缩空气储能-用空气把富余的电量存起来

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压缩空气储能技术(compressed air energy storage),简称CAES,是一种利用压缩空气来储能的技术。目前,压缩空气储能技术,是继抽水蓄能之后,第二大被认为适合GW级大规模电力储能的技术。


其工作原理是,在用电低谷时段,利用电能将空气压缩至高压并存于洞穴或压力容器中,使电能转化为空气的内能存储起来;在用电高峰时段,将高压空气从储气室释放,进入燃烧室燃烧利用燃料燃烧加热升温后,驱动涡轮机发电。


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Huntorf是德国1978年投入商业运行的电站,目前仍在运行中,是世界上最大容量的压缩空气储能电站。


机组的压缩机功率60MW,释能输出功率为290MW,最长额定输出时间为2小时。系统将压缩空气存储在地下600m的废弃矿洞中,矿洞总容积达3.1×105m³,压缩空气的压力最高可达10MPa。机组可连续充气8h,连续发电2h。


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美国Alabama州的McIntosh压缩空气储能电站1991年投入商业运行,是世界上第二座投入运营的商业压缩空气储能电站。该系统压缩机组功率为50MW,发电功率为110MW。储气洞穴在地下450m,总容积为5.6×105m³,压缩空气储气压力为7.5MPa。可以实现连续41h空气压缩和26h发电。


目前压缩空气系统存在着诸多问题,其中最重要的是其与抽水蓄能一样太受地理条件约束,建造压缩空气系统,需要特殊的地理条件来作为大型储气室,如高气密性的岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等,这一限制是影响这项技术推广的重要因素之一。也有公司尝试在城市附近建设人工空气储能装置的方式,规避这种限制条件,但带来的问题就是容量的下降和成本的上升。


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由其原理,可以知道,压缩空气储能很大一部分能量,在压缩空气过程中转化为热能,没有得到有效利用,这是导致这项技术效率低下的重要原因。要想提高压缩空气系统效率,可以将压缩过程中产生的热量通过储热器存储起来,待发电过程中用这部分热量预热压缩空气,可以达到回收热量的目的,这一改进技术,称为绝热压缩空气储能系统(AA-CAES)。


随着储能需求的不断增长,压缩空气储能作为储能量级唯一可与抽水蓄能相媲美的大规模储能,其技术除了量级的优势外也有其独到之处。其优点如下:


• 快速启动时间(<15分钟)

• 能量密度和功率密度较高

• 具备黑启动能力

• 日常运营成本低

• 地球表面的地下储存空间小

• 设备的使用寿命长,损耗低

• 压缩空气自放电率低

• 对于绝热压缩空气其系统效率较高(70-75%),且不需要借助传统化石能源加热压缩空气,能够真正做到碳中和。


随着技术的逐渐成熟,在条件符合的地区,压缩空气储能也不失为一种优质的储能发展可探索的方向。

本文由交能网、腾讯视频相关资料编辑整理

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原文始发于微信公众号(坎德拉):压缩空气储能-用空气把富余的电量存起来

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