压缩空气储能技术

NEWENERGY压缩空气储能技术储能技术压缩空气储能技术压缩空气储能技术抽水蓄能电站受地形影响压缩空气储能技术压缩空气储能系统是以高压空气压力能作为能量储存形式，并在需要时通过高压空气膨胀做功来发电的系统，其技术原理发展自燃气轮机燃气轮机是由高速旋转叶轮构成的，将燃料燃烧产生的热能直接转换成机械功对外输出的回转式动力机械。由于其具有功率密度大（体积小、重量轻）、起动速度快、少用或不用冷却水等一系列优点，从1906年世界上第一台燃气轮机诞生至今，燃气轮机技术已经进入航空、航海、电力、工业压缩输送等领域并得到了迅速的发展压缩空气储能技术压缩机和膨胀机均为高速旋转的叶轮机械，是气流能量与机械功之间相互转换的关键部件。其基本工作过程为环境空气被压缩机压缩到高压，然后压缩空气和燃料流入燃烧室进行燃烧，产生高压高温气流，在膨胀机内膨胀产生轴功压缩空气储能技术由于压缩机和膨胀机安装在一根轴上，压缩机消耗的能量由膨胀机提供（压缩机是为了提升工质压力，便于膨胀机做功）如果压缩机和膨胀机安装在不同的轴上，则压缩过程和膨胀过程可以分开，这就形成了压缩空气储能技术(压缩空气储能系统)的基本雏形压缩空气储能技术储能时段:压缩空气储能系统利用风/光电或低谷电能带动压缩机，将电能转化为空气压力能，随后高压空气被密封存储于报废的矿井、岩洞、废弃的油井或者人造的储气罐中；释能时段:通过放出高压空气推动膨胀机，将存储的空气压力能再次转化为机械能或者电能燃气轮机:压缩机和膨胀机是同时处于工作状态压缩空气储能系统:压缩过程和膨胀过程却是分时进行工作压缩空气储能技术基本原理压缩空气储能系统，就是采用压缩空气作为能量载体，实现能量存储和跨时间、空间转移和利用的一种能源系统，主要可以分为储能和释能两个基本工作过程：储能时，电动机驱动压缩机由环境中吸取空气将其压缩至高压状态并存入储气装置，电能在该过程中转化为压缩空气的内能释能时，储气装置中存储的压缩空气进入空气透平中膨胀做功发电，压缩空气中蕴含的内能和势能在该过程中重新转化为电能压缩空气储能技术作用大功率储能单机功率可达数百兆瓦，并且可在实际运行过程中实现功率的实时调整长周期储能可实现日调度、周调度甚至季调度的长周期储能长时间供电可通过调整输出功率实现长时间供电多能联储多能联供多能联储联供能力，可与光热、地热、工业余热结合，作为清洁能源系统能量枢纽压缩空气储能技术优点A储能容量大B建造成本和运行成本均比较低C寿命很长D场地限制少E安全性和可靠性高压缩空气储能技术分类压缩空气储能技术分类及特点补燃式压缩空气储能工作原理借鉴燃气动力循环，在压缩空气储能系统膨胀机前设制燃烧器，利用天然气等燃料与压缩空气混合燃烧，以提升空气透平膨胀机进气温度技术特点结构简单，技术成熟度高、设备运行可靠、投资成本低，具有较长的使用寿命，具备与燃气电站类似的快速响应特性；在当前大力发展绿色能源、控制碳排放量的大背景下，碳排放已成为其最大弊端压缩空气储能技术分类及特点绝热式压缩空气储能工作原理通过提升压缩机单级压缩比获得较高品位的压缩热能并存储起来；释能过程中，利用储存的压缩热加热透平膨胀机入口空气，实现无需补充燃料的压缩空气储能。根据储热温度不同，可分为高温（＞400℃）和中温（＜400℃）两个技术路线技术特点高温绝热压缩空气储能超高温压缩和高温固体蓄热技术存在技术瓶颈，难以实现；中温绝热压缩空气储能关键设备技术成熟、成本合理，系统稳定性、可控性较强，具备多能联储、多能联供的能力，易于实现工程化应用压缩空气储能技术分类及特点等温式压缩空气储能工作原理采用准等温过程实现空气压缩和膨胀。压缩过程中实时分离压缩热能和压力势能，使压缩空气不发生较大的温升；在膨胀过程中，实时将存储的压缩热能回馈给压缩空气，使压缩空气不发生较大的温降技术特点等温压缩空气储能优点是系统结构简单、运行参数低，但其装机功率一般较小，储能效率较低，等温的压缩过程和膨胀过程也难以实现，仅适用于小容量的储能场景压缩空气储能技术分类及特点复合式非补燃压缩空气储能工作原理太阳能光热、地热和工业余热均可满足压缩空气储能系统膨胀过程中的加热需求，这种通过多种能源系统复合实现非补燃压缩空气储能的系统称为复合式压缩空气储能系统，其工作原理与绝热式压缩空气储能类似技术特点复合压缩空气储能系统具有较强的多能联储、多能联供的能力，可以实现多种能量形式的储存、转换和利用，满足不同形式的用能需求，提升系统能量综合利用效率压缩空气储能技术分类及特点深冷液化压缩空气储能工作原理深冷液化空气储能在压缩、膨胀和储热方面与绝热式压缩空气储能类似，所不同的是，液态空气储能增加了蓄冷系统，其包括储能过程中空气的冷却、液化、分离、储存和释能过程中空气的气化技术特点最大的优点是空气以常态液压形式储存，储能密度高，可大大减少储气系统的容积，减少电站对地形条件的依赖。但由于增加蓄冷系统，导致系统结构更为复杂压缩空气储能技术主要应用领域电力系统调峰目前，每日的用电负荷是波动变化的，且峰谷差日趋增大。压缩空气储能作为大规模容量型储能技术，可将用电低谷多发出的电能储存，在用电高峰释放，实现电力系统削峰填谷，减少发电装机及电网容量，提升电力系统效率和经济性压缩空气储能技术主要应用领域可再生能源可再生能源具有间歇性、不稳定性，直接发电并网对电网冲击很大，故弃风、弃光现象严重。压缩空气储能可将间断、不稳定、不可控的可再生能源发电储存，再按照需求平稳、可控的释放，具有平滑波动、跟踪调度输出、调峰调频等功能，实现可再生能源发电大规模并网压缩空气储能技术主要应用领域分布式能源系统分布式能源系统是未来高效、低碳、高安全性能源系统的主要发展趋势。但其相较于大电网，具有负荷波动大、系统调节能力差、故障率高等缺点。压缩空气储能可作为负荷平衡装置及备用电源，有效解决上述问题，提高系统的供电可靠性、稳定性，并可实现黑启动及孤网运行压缩空气储能技术主要应用领域电力系统调频压缩空气储能电站可以同燃气轮机电站、火电站或抽水蓄能电站一样起到电力系统调频的作用。当该电站与其它储能技术如超级电容、飞轮、化学电池等相结合，调频速度会更快更有效压缩空气储能技术主要应用领域其它应用压缩空气储能在其它领域也有广泛应用，如为汽车、高尔夫球车等移动设备提供动力；作为不间断电源（UPS），为数据机房、精密仪器制造、医疗设施、国防设施等提供保障性电源；经膨胀机做功发电后释放的空气由于温度低且经过净化，可用于空调系统为建筑提供新风和冷量压缩空气储能技术应用实例补燃式压缩空气储能电站Huntorf电站位于德国北部的下萨克森州境内，1978年建成投运，世界首座商业运行的压缩空气储能电站装机容量为290MW，可实现连续发电2小时采用两座地下盐穴储气，总容积31万立方米为电网提供快速备用容量服务，其只需要大约6分钟即可达到额定出力压缩空气储能技术应用实例补燃式压缩空气储能电站Mclntosh电站位于美国阿拉巴马州境内，1991年建成投运，世界第二座商业运行的压缩空气储能电站装机容量为110MW，可实现连续发电26小时采用一座地下盐穴储气，总容积62万立方米在高压透平入口增加一个预热器，实现了低压透平高温排气的预热利用，提高了系统的效率压缩空气储能技术应用实例先进绝热压缩空气储能电站TICC-500电站位于安徽芜湖，2014年建成投运，世界首座实现并网运行先进绝热压缩空气储能工业试验电站装机容量为500kW，可实现连续发电1小时采用两个钢制压力容器储气，总容积100立方米技术路线：五级压缩、三级膨胀、加压水蓄热压缩空气储能技术应用实例先进绝热压缩空气储能电站江苏金坛盐穴压缩空气储能国家示范项目位于江苏金坛，2021年建成投运，我国唯一的压缩空气储能国家示范项目，世界首座商业运行先进绝热压缩空气储能工业电站装机容量为60MW，可实现连续发电5小时采用1座盐穴储气，容积22.4万立方米技术路线：两级离心压缩、两级轴流膨胀、高温合成导热油蓄热压缩空气储能技术应用实例盐穴压缩空气储能压缩空气储能技术应用实例其它电站西宁光热复合压缩空气储能电站位于青海西宁，2017年建成投运，世界首座实现并网运行光热复合式压缩空气储能工业试验电站装机容量为100kW，可实现连续发电1小时采用管线钢储气，总容积15立方米技术路线：槽式光热集热复合压缩空气储能压缩空气储能技术应用实例其它电站液态空气储能电站位于英国伯明翰大学，2012年建成投运，世界首座液态空气储能试验平台装机容量为350kW，可实现连续发电4小时采用八个石子填充床作为冷量回收装置由于系统冷量回收效率低、动态过程损失