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浅谈“压缩空气储能技术”
 

  为了实现中国梦、生态梦,国家确立了“创新协调绿色开放共享”的发展理念,发展“安全、高效、低碳”的能源技术势在必行,可再生能源并网、智能电网、分布式供能系统等新能源技术如雨后春笋般蓬勃发展。 

  随着这些新能源技术的发展,储能尤其是大规模储能技术日益得到人们的重视与关注。 

  储能即能量的存储,指通过介质或者设备,利用化学或者物理的方法把能量存储起来,根据应用需求以特定能量形式释放的过程,通常说的储能是指针对电能的储能。按照能量储存方式,储能可分为物理储能、化学储能、电磁储能三类,其中物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等,化学储能主要包括铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池等,电磁储能主要包括超级电容器储能、超导储能。 

  压缩空气储能技术和抽水蓄能被公认为两种适合大规模电力储能(100MW级)的技术,但由于抽水蓄能受到地理条件的限制,压缩空气储能技术(CAES)被认为是目前最具发展潜力的大规模电力储能技术。传统的压缩空气储能是基于燃气轮机开发的储能技术,具有储能容量大、周期长、效率高和单位投资较小等优点,其工作原理是,在用电低谷,将空气压缩至高压并存于储气室中,使电能转化为空气的内能存储起来;在用电高峰,高压空气从储气室释放,进入燃烧室燃烧利用燃料燃烧加热升温后,驱动透平发电,如图1所示。 

图1 传统压缩空气储能系统原理

  目前,德国(Huntorf 60MWh)和美国(McIntosh 110MWCAES电站已投入规模化商业应用,日、瑞士、俄、法、意、卢森堡、以色列和韩国等也在积极开发CAES电站。鉴于传统CAES存在的依赖燃料和大型储气室的技术瓶颈,国内外多家公司及研究机构提出了多种新型的CAES系统方案,包括蓄热式压缩空气储能、绝热压缩空气储能、液态空气储能等,可以一定程度上解决上述技术瓶颈。 

  研究所自主研发的超临界压缩空气储能系统,综合了蓄热式压缩空气、液态空气储能的优点,经过10余年的努力,在基础研究、关键技术、集成示范和产业化方面取得了一系列进展。掌握了压缩空气系统的系统设计、压缩机、膨胀机、蓄热换热器等关键技术,并研制出各关键部件样机。2012年在国际上率先完成了1.5MW系统的集成示范,目前正在开展10MW级系统的关键技术研发与示范。