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浅析压缩空气储能电站

导读: 压缩空气储能电站(compressedairenergystorage,CAES)是一种调峰用燃气轮机发电厂,主要利用:

  压缩空气储能电站(compressedairenergystorage,CAES)是一种调峰用燃气轮机发电厂,主要利用:

  ①自然地理条件应用(地下):电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气,将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中,在电网负荷高峰期释放压缩的空气推动汽轮机发电。压缩空气储能相对来讲规模比较大,可以几十兆、甚至二三十千瓦量级,响应速度的话相对来讲比较快的,达到分钟的量级,时间的话根据你的功率大小、以及储气构造容量的大小,可以到几小时甚至到一天的规模。目前压缩空气储能在世界范围内应用的案例还是很少,目前本身还没有成为大规模储能技术的首选。国内这种技术并没有展开,另外受自然条件的限制,必须找到合适的山洞或者地下的构造,尤其地下的结构、山洞的结构本身需要地质构造考察、做密封的处理,即使这样本身漏气可能性依然存在。维持不了压力压缩空气,另外一个它的弱点,它本身还是依靠天然气这样的辅助燃料,单纯靠压缩空气推动涡轮机发电效率是很低的,为了提高它的效率必须采用类似于天然气燃起轮机联合循环的结构,服务于天然气燃料提高整个系统的效率。这样一个系统实际跟天然气轮机联合循环发电厂非常相似,只不过燃起轮机部分不再需要常规的空气压缩机,压缩空气直接储存地质构造里边,由压缩空气提供。这样参照联合循环电场的效率,效率可以达到50%以上,光靠压缩空气自身达到30%都难。

  优点:其燃料消耗比调峰用燃气轮机组可以减少1/3,所消耗的燃气要比常规燃气轮机少40%,建设投资和发电成本低于抽水蓄能电站,安全系数高,寿命长;缺点:其能量密度低,并受岩层等地形条件的限制。CAES储气库漏气开裂可能性极小。

  ②地上压缩空气储罐:这种应用比较灵活,但是由于压缩过程耗能比较高,循环效率较低,因此先进绝热压缩空气储能系统(AdvancedAdiabaticCompressedAirEnergyStorageSystem,AACAES),系统将空气压缩过程中的压缩热存储在储热装置中,并在释能过程中回收这部分压缩热,系统的储能效率可以得到较大提高,理论上可达到70%以上。小型压缩气储能系统的规模一般在10MW级,它利用地上高压容器储存压缩空气,从而突破大型传统压缩空气电站对储气洞穴的依赖,具有更大的灵活性。

  ③液态空气:液化空气和超临界压缩空气储能系统是最近才提出的新型压缩空气储能系统。由于液态空气的密度远大于气态空气的密度,该系统不需要大型储气室。但是成本较高,压缩液化的能耗和液化空气再气化的所需要的能量导致这个储能循环效率比较低,如果像②中那样做绝热系统,可能会好点,待工程技术进一步优化。

  压缩空气储能技术仍然是当今很重要的大规模储能技术之一,不断的在发展中,后续会在本帖中更新一些具体案例,还有压缩空气储能技术中的安全问题。
 

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