巨型“储能袋”可压缩风能.pdf

巨型 储能袋 可压缩风能 我们听说过压缩饼 干 但 是很 少听说压缩 能源 最近 美 国一家风 能 发 电 厂开 发 了一 种 巨 型 储 能 袋 它可 以压缩 风能 当风力强 的 时候 风能被装 进 储 能 袋 储 存 起 来 当风力 弱的时候 储能袋 又 可 释放 风能用于发 电 这听起来 十分 神秘 有 点像神话传说 中弥勒佛的 如意乾坤袋 那么 美 国人造 的这 个 风能袋 真的有 那么神奇吗 风能 太 阳能 波浪能等可再生 的绿 色能源 一直有一个利用 时段 的 问题 在这些能源强 大的时段 人们 未必能完全用完它们 的能量 而等 到人 们需要的时候 它们可 能又消 失了 因此 怎 么储存这些可再生绿 色能源一直是 能源科学家在关注 的 问题 美 国人 发明的 风能袋 是解 决 可 再 生 能 源储 存 问题 的一 个 典 范 它们 采用的方法是压缩法 让风 轮机压 缩水下 的空气 需要 的时候 再让压缩空气来 发电 因此这种储 能方法又称 压缩 能源 在美 国艾奥瓦州首府得梅 因西 面不远处 的公 路旁有一个不起 眼的 建筑 路 的两 边是玉米 和大豆地 附 近是达拉斯 中心的一个小社 区 这 里看起来并不引人 注 目 然而就在 这个不起 眼的建 筑下面 1 0 0 0米处 正在实施 的 艾奥瓦储能 园 项 目却 改 变了人们利用风能 的方 式 该项 目将 地下的砂岩含水层变 为一 个储 存风能的巨大电池 夜 间 风轮机产 生 的富余 电能将 空气压缩后 注 入 含水层 中 产 生一个巨大 的受压 气 杨 先 碧 风能可转移到含 水岩层 中储 存起来 风 力 发 电厂 泡 白天 用 电需 求量 增加 时 这 些 压缩空气被导人涡轮发 电机 转 化 为 电能 如 果 这个 项 目能 完 全 取 得 成 功 它将是世 界上第一 个能每天 1 6 个小 时提供 2 6 8兆瓦 电能 的绿 色环 保型可再生储能 园 这些 电能足够 满 足 7 5 0 0 0个家庭 的需求 这项技 术 的 目标就是要解 决风能应用所面 临的最 大难题 当你需要 的时候 可 能会 没有 风 采用 压缩 空气蓄能技 术 艾奥瓦州逐渐增长 的风能发 电 所产生 的能量 都将被 储存起 来 从 而使 变幻无 常的风 能成 为稳定 可靠 的能源 从理论上讲 压缩空气可以直 接使 发电机 转动 但实际上 这不是 开发风能最有效的方式 为了最大 限度地 利用储 存 的能 量 储能 园 计划安装 1 3 4兆 瓦的燃气 涡轮机配 合传统的天然气发 电站 在传统 的 燃气涡轮机 中 压缩机 以高压把空 气吹进燃烧室 燃 料燃烧 产生热 气 使轮 片高速旋转 虽然 压缩机要 消耗掉汽轮机所产生的一半左右 的 能量 但 是高压环境使 总体效率大 大提高 而在压缩 空气储 能发电厂 中 地下储存的压缩空气在燃烧室 中产生高压 这样 就没有必要使用 消耗 电能的压缩机 了 所 以产生 的 能量就可以提高两 i倍 虽然压缩空气储能技术一直没 有被广泛应用 但是 目前世界上 已 经有 两大发 电厂在这方面积 累了几 十年 的操 作 经验 一 个是 德 国在 1 9 7 8年建立的 2 9 0兆瓦发电厂 它 把压缩 空气储存在盐坑 中 储存 8 小时 的压缩空气 足够使 发电机全 力 运 行 2小 时 另一 个 发 电 厂是 1 9 9 1 年 在美 国亚拉 巴马州建 立 的 它把压缩空气储存在地下 4 5 0米 的 废盐矿 中 可 以为 1 1 0兆瓦 的汽 轮 机连续提供 2 6小 时的压缩空气 不 过 这两个发 电厂 的储能规模 只有 海 水也 可 用 于储 存 风 能 艾奥瓦储能园的一半 在压 缩空气 储能 发 电厂 中 压 缩 空 气储 存 在 多 孔 的砂 岩 含 水层 中 而不是在一个 巨大的洞 中 其优 点是 储存 的空气压 力是恒 定的 不 管储气库是满 的还是空 的 当空气 注入含水层 中 将会排开周 围的水 并且不改变水 的静压 因此 空气 的 压 力是保持 恒定 的 但是 利用含水 层作为储气库是有缺点 的 多孔 耐 水岩石必须在地下足够深 才 能提 供使涡轮运转 的压力 并且还要有 一 个圆顶状的岩石盖层来保护气泡 状的压缩空气 含水层储 能并不一定在 每个地 方都适合 在人 口密集地 区 含水层 中储存 的水 是 一种 非 常 宝 贵 的 资 源 幸运的是 对 储能 园 来说 这 不是问题 因为它所需要的含水层 对饮用和灌溉并不是必需的 至少 现在是这种情况 但是 压缩 空气储 能所用的含水层离井较近时将会带 来 一些问题 当空气被注入或者抽 出时 将会影 响井 内水流 因此 当 压缩 空气储 能要使用 当地的含水层 时 当地政 府需要 权衡一下 自己的 需求 是要能源还是安全的水供应 除了美 国科学 家之外 英 国科 学家也在展开类似 的实验 英 国诺 丁汉 大学 的谢默 斯 加维教 授希望 将风能可 以以压缩空气 的方式储存 在海水中 最近 英 国一家大型电力 公司开始资助这个项 目 现在 电力 公 司已资助 2 3 6万 英镑 帮助加维 制造 两个 束风 袋 第 一个 将建 在 陆地 第 二个将位于水下 如果说美 国科学家的 风能袋 是一个 比喻 的 话 加维却想造一个实实在在 的 风 能袋 他希望制造一种足够大 的软 质 高 分子 材 料 的 容器 来 储存 风能 器 这样也可 以解 决多孑 L 耐 水岩石 存在的一些缺陷 据悉 加维将 亲 自 参与原型制造 两个原 型将在 1 8个 月 内投入运转 在没 有好 的储 能方式 之前 风 力发电厂对风能 的策略是 利用一 部分 浪费一部分 加维 表示