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压缩空气储能——实现电能与压缩空气的势能互相转换的技术

日期:2022-09-16    来源:风趣星空m

国际储能网

2022
09/16
16:16
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关键词: 压缩空气储能 储能技术 可再生能源电力

压缩空气储能的发展史

概念提出

通过压缩空气储存电能的基本思想概念可追溯到20世纪40年代初。然而,直到20世纪60年代末,压缩空气储能(CAES)的发展在科学界和工业界停滞不前。这可归因于缺乏并网储能的必要性。20世纪60年代,随着以核电和更大的褐煤火力发电厂形式引入基本负荷发电,情况发生了变化。

首次实施

1969年,德国北部对存储容量的需求导致决定在该地区开发CAES工厂,也就是Huntorf项目。这一决定得到了合适的地质构造的支持,可将大量压缩气体储存在可用的地下盐丘中。这些盐丘已经被用来建造洞穴,可靠地容纳大量压缩天然气。此外,德国北部电网需要黑启动能力,这也可以由CAES提供。

进展缓慢

在Huntorf项目的刺激下,对CAES技术的普遍兴趣在20世纪70年代中期开始上升。美国能源部在20世纪70年代末至80年代初启动了研发和论证前计划,以开发CAES。1991年,美国的第一家CAES工厂建于麦金托什工厂。

新的发展契机

如今,随着风力和光伏等间歇性可再生能源在世界许多国家的电力供应系统中的显著渗透,平衡间歇性可再生能源可再生能源电力馈入的需求可被视为CAES的主要驱动力。CAES被认为是整合此类间歇性可再生资源的一项关键使能技术。

压缩空气储能的基本概念

压缩空气储能的基本概念很容易理解。通过使用电动压缩机对储能装置进行储能,电动压缩机将电能转换为压缩空气的势能,压缩空气储存在任何类型的压缩空气存储容积中,然后可根据需要释放,通过空气涡轮机的空气膨胀再次发电。

目前,各种不同的压缩空气储能概念处于不同的发展阶段,针对不同的应用,各有优缺点。

压缩空气储能的技术路线有哪些分类?

根据在压缩期间和空气膨胀之前如何处理热量的问题,CAES技术被分为非绝热压缩空气储能(D-CAES)、绝热压缩空气储能(A-CAES)和等温压缩空气储能(I-CAES)等类型。

在D-CAES中,空气压缩产生的热量通过冷却压缩空气被浪费到环境中。因此,排放过程需要外部热源,以通过预热膨胀机上游的压缩空气来防止膨胀机中的冷凝和结冰。

在A-CAES中,压缩热在额外的TES装置中被捕获,并在膨胀之前被利用,以避免在释能阶段需要其他热源。

与D-CAES和A-CAES概念相比,I-CAES中的压缩热要最小化甚至不产生。

不同的CAES概念在定量参数(如循环效率、能量密度和启动时间)以及定性参数(如开发状态和应用领域)方面存在很大差异。

《压缩空气储能的地下岩石内衬洞室关键技术》主要介绍了压缩空气储能技术在地下内衬洞室中应用的概念、类型与发展历史,系统论述了压缩空气储能地下内衬洞室的设计计算方法、围岩与衬砌的稳定性、密封结构的密封性以及设计准则等内容。供有需求者参考。


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