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首个百兆瓦压缩空气储能项目并网!7个项目看懂什么是压缩空气储能

日期:2022-01-06    来源:能源电力说  作者:壹壹

国际储能网

2022
01/06
10:14
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关键词: 压缩空气储能项目 储能项目 储能技术

近日,河北省张家口首套百兆瓦先进压缩空气储能示范项目送电成功,标志着该项目顺利实现并网,并正式进入系统带电调试阶段。

张家口项目规模为100MW/400MWh,系统设计效率70.4%,该项目于2018年立项,于2021年8月完成电站主体土建施工,于2021年12月完成主要设备安装及系统集成,12月31日实现并网,10kV母线低压侧实现带电平稳运行。

张家口压缩空气储能国家示范项目储热罐

压缩空气储能是什么?有哪些落地案例?造价成本如何?发展前景如何?

什么是压缩空气储能?

从能量的角度分类,储能技术主要可以分为热储能、电储能和氢储能几大类,其中电储能包括机械储能、电化学储能和电磁储能,是最常用的储能方式。压缩空气储能属于机械储能。

压缩空气储能技术是从上世纪50 年代发展起来的,世界上最先商业运行的两个压缩空气储能电站,分别是德国的Huntorf电站、美国Mcintosh电站。

△德国Huntorf电站

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。

工作基本原理是,比如有余电、废电无法利用的时,通过电动机驱动压缩机,把空气压缩储存,将电能转换为机械能,转换为空气的内能。需要发电时,将高压空气释放,驱动膨胀机转动,连接发动机发电,将压力能转化为机械能,再转化为电能。

△压缩空气储能系统工作流程

图源:经济半小时

压缩空气储能是一种能够实现大容量和长时间电能存储的技术。压缩空气储能技术成熟,在规模上仅次于抽水蓄能,如德国一座电站的规模达到290MW

△压缩空气储能系统

压缩空气储能目前还是新储能技术,在2020年全球储能装机占比0.2%,国内装机占比仅0.03%。

△2020年压缩空气储能装机比例

压缩空气储能的特点,首先是规模可以做得比较大,单机可以做到100兆瓦以上,储能容量4小时以上。初投资、建设成本、运行成本都比较低。整个系统全是机械设备,设计寿命在30年以上,检修维护做得好,到四五十年也是可实现的。2025年之前有望实现应用推广。

中国压缩空气储能

2019年月31日,工信部发布《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2019年版)》,压缩空气储能系统也被列入。要求每套额定功率≥100MW;系统效率≥65%;寿命≥30 年。

2021年7月23日,发改委、能源局印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》明确,坚持储能技术多元化,推动锂离子电池等相对成熟新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用,实现压缩空气、液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期。10月,中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》明确,加强电化学、压缩空气等新型储能技术攻关、示范和产业化应用。

2013年至今,国内多个压缩空气储能示范项目落地,2021年以来国内压缩空气储能技术获得重大突破。

2021年

张家口100MW压缩空气储能示范项目

2021年12月31日,河北省张家口国际首套百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目送电成功。项目建设规模为100MW/400MWh,系统设计效率70.4%,项目建设地为河北省张家口市张北县庙滩云计算产业园,占地85亩。项目由张北巨人能源有限公司投资建设,技术提供方为中国科学院工程热物理研究所,设备提供方为中储国能(北京)技术有限公司,工程总承包单位为中国电建集团水电四局。

该项目于2018年立项,于2021年8月完成电站主体土建施工,于2021年12月完成主要设备安装及系统集成,并于12月31日成功实现并网,10kV母线低压侧实现带电平稳运行。

2021年

金坛盐穴60MW压缩空气储能项目

项目位于江苏常州金坛区,项目采用中盐集团地下盐矿采盐形成的废弃空穴作为储气空间。预计投资将达55亿元,分三期进行,一期工程发电装机60兆瓦,储能容量300兆瓦时,远期建设规模1000兆瓦。由中盐集团、清华大学及中国华能三方共同投资建设,该项目于2017年5月27日获国家能源局批复,于2018年12月25日开工建设,2021年9月30日并网。

项目建设除了承担方中盐集团、中国华能集团、清华大学外,还集结了国家电网、东方电气、哈尔滨电气、上海电气、中国能建、中国电建、中国石油、中国石化、沈鼓集团和浙建集团等各方力量。项目研发了高负荷离心压缩机、高参数换热器、大型空气透平等核心设备,实现主装备完全国产化。

△金坛盐穴压缩空气储能项目全景图

2021年

山东肥城10MW压缩空气储能调峰电站项目

项目于2020年底开工建设,2021年9月23日一期10MW机组建成并网。该项目是山东省2020年重大项目,由葛洲坝中科储能技术有限公司提供设备、技术并负责工程实施。电站地上部分占地20亩,地下部分利用“东采1-2-3-4”四口井建设1个总容量50万立方米盐穴腔体,可容载装机200MW以上。

2018年

同里综合能源服务中心内500kW液态空气储能示范项目

该项目是国家电网在江苏省苏州市吴江区同里镇建设的综合能源服务中心内的500kW液态空气储能示范项目,可为园区提供500kWh电力,夏季供冷量约2.9GJ/天,冬季供暖量约4.4GJ/天。

2017年

贵州毕节10MW压缩空气储能示范项目

该项目在2017年5月开始系统联合调试,于2021年10月正式并网发电。项目在满负荷发电状态下,每小时可发1万度的电能,能同时满足3000多户居民的用电需要,并起到电网调峰的作用。该10兆瓦压缩空气储能系统最大储能容量40兆瓦时,最大发电功率10兆瓦,系统额定效率为60.2%。

2014年

安徽芜湖500kW压缩空气储能示范项目

项目由国家电网投资3000万元兴建,项目技术参与单位包括中国科学院理化技术研究所、清华大学电机系储能团队及中国电力科学研究院等单位,项目于2014年11月首次发电成功,储能效率为33%。

2013年

廊坊1.5MW超临界压缩空气储能示范项目

国内第一套1.5MW超临界压缩空气储能系统,由中科院工程热物理研究所承担的北京市科技计划重大课题“超临界压缩空气储能系统研制”项目经费资助,于2013年在河北廊坊建成,系统效率达到了52.1%,被评价为“我国压缩空气储能的一项重要突破,达到国际领先水平”。

除以上落地示范项目外,也有不少更大规模的压缩空气储能示范项目正在规划。

2021年12月22日,苏盐集团与中科院工程热物理研究所、中储国能公司在南京举办战略合作协议签约仪式,三方将在压缩空气储能、余热利用等方面开展股权、技术等深度合作,共同建设国际首个400MW盐穴压缩空气储能示范项目(含一个100MW系统、一个国际首套300MW系统)。12月29-30日,中能建数字科技集团有限公司联合国网湖北综合能源服务有限公司共同投资建设湖北应城300MW级压缩空气储能电站示范工程,在武汉召开项目可研评审会。

国内压缩空气储能落地项目从千瓦级起步,2013年在河北廊坊建成1.5兆瓦系统,2021年底张家口建成首套的百兆瓦系统。

示范阶段的压缩空气储能造价成本如何?中储国能(北京)技术有限公司总经理纪律在接受央视采访时说,压缩空气储能目前每千瓦的造价大概是5000到6000元。

系统效率的提升以及成本的下降,是压缩空气储能商业化发展的基础。目前从已建成和在建的项目来看,兆瓦级的系统效率可达52.1%,10兆瓦的系统效率可达60.2%,百兆瓦级别以上的系统设计效率可以达到70%,先进压缩空气储能系统效率能够逼近75%。系统规模增加后,单位投资成本也持续下降,系统规模每提高一个数量级,单位成本下降可达30%左右。

储能被称为碳中和“龙脉”,也是未来构建以新能源为主题的新型电力系统核心的关键技术。

目前压缩空气储能迈向商业化的道路上仍存在不少困难,比如电能转化效率亟待进一步提高、标准体系仍待完善、处于示范阶段未形成成熟的产业链、定价政策尚未成型等,也因此还没有可复制的商业模式。

压缩空气储能是新型储能技术,优点是规模大、成本低、寿命长。向抽水蓄能看齐,是压缩空气储能未来的发展趋势。压缩空气储能,你看好吗?



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