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国内紧缩空气储能发电运用及趋势

  发布时间:2021-09-14 01:47:31 | 来源:bob官方网站登录入口 作者:bob综合客户端app

  作为一种抱负的大规模储能手法,进步了能量的归纳使用功率,在未来将具有宽广的运用远景,为整个

  众所周知,跟着全球动力出产和消费的持续增长,化石动力日益干涸,动力危机已成为国际范围内面对的一起难题,对人类的生计和展开构成了严重威胁。

  所以,各国都在活跃研讨和展开新动力技能,特别是太阳能、风能等可再生动力。

  因为风电、光伏等新动力发电具有波动性、不确定性,其大规模并网将对电网的安全和安稳运转带来许多应战。

  紧缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)对地舆条件无特别要求,制作本钱和呼应速度与抽水蓄能电站适当,运用寿数长,储能容量大,是一种具有推广运用远景的大规模储能技能。国外已有两座大型CAES电站分别在美国和德国(如图1所示)

  投入商业运转,多座电站正在建造之中。此外,多家研讨机构及公司展开了该方面的研讨,提出了许多立异性的CAES体系技能计划。

  紧缩空气储能体系可使用低谷电、弃风电、弃光电等对空气进行紧缩,并将高压空气密封在地下盐穴、地下矿洞、过期油气井或新建储气室中,在电网负荷顶峰期开释紧缩空气推进透平机(气轮机、涡轮机等)发电。依照运转原理,紧缩空气储能体系能够分为补燃式和非补燃式两类。

  补燃式CAES需求凭借燃料的补燃,以完结体系的循环运转,体系流程如图2(a)所示。

  储能时,电机驱动紧缩机将空气紧缩至高压并存储在储气室中;释能时,储气室中的高压空气进入燃气轮机,在焚烧室中与燃料混合焚烧,驱动燃气轮机做功,然后带动发电机对外输出电能。补燃式CAES因为选用燃料补燃,存在污染排放问题,一起存在对天然气等燃料的依靠。

  非补燃式CAES根据惯例的补燃式CAES展开而来,经过选用回热技能,将储能时紧缩进程中所发生的紧缩热搜集并存储,待体系释能时加热进入透平的高压空气,体系流程如图2(b)所示。

  非补燃式CAES不只消除了对燃料的依靠,完结了有害气体零排放,一起还能够使用紧缩热和透平的低温排气对外供温暖供冷,然后完结冷热电三联供,完结了能量的归纳使用,体系归纳功率较高。鉴于非补燃式CAES在环保、能量归纳使用等方面的优势,现在已成为CAES的干流研讨方向。

  紧缩空气储能技能在电力体系中运用远景宽广,典型运用场景包含如下几个方面。

  1)削峰填谷。集中式的大型CAES电站的单机容量可达百兆瓦量级,发电时刻可达数小时,可在电力体系负荷低谷时消纳充裕电力,在负荷顶峰时向电网馈电,起到“削峰填谷”的效果,然后促进电力体系的经济运转。

  2)消纳新动力。涣散式CAES电站的容量装备为几兆瓦到几十兆瓦,可与光伏电站、风电场、小水电站等配套建造,将间歇性的可再生动力贮存起来,在用电顶峰期开释,缓解当时的弃风、弃光和弃水困局。

  3)构建独立电力体系。CAES还可用于沙漠、山区、海岛等特别场合的电力体系。该类区域对储能体系的寿数、环保等方面有特别需求。在此状况下,若合作风力发电、光伏发电、潮汐发电等清洁动力,结合非补燃CAES的冷热电联供特色,则有望构建低碳环保的冷热电三联供独立电力体系。

  4)紧迫备用电源。因为非补燃CAES技能不受外界电网、燃料供给等条件的约束,关于电网呈现突发状况如冰灾形成的断网等,该技能的运用将能保证重要负荷单位如政府机关、军事设施、医院等的正常运转。

  5)辅佐功用。紧缩空气储能具有功率和电压均可调理的同步发电体系,且呼应敏捷,其很多运用能够添加整个电力体系的旋转备用和无功支撑才能,进步体系电能质量和安全安稳水平。

  近年来,在国家电网公司的赞助下,清华大学作为项目担任单位联合中科院理化所、中国电科院等单位展开了根据紧缩热回馈的非补燃CAES研讨,并于2014年末建成了国际第一个500kW非补燃CAES动态模仿体系(如图3所示)并成功完结了储能发电。

  该体系根据多温区高效回热技能贮存紧缩热并用其加热透平进口高压空气,然后摒弃了欧美现有CAES商业电站天然气补燃的技能道路,完结储能发电全进程的高效转化和零排放。

  为了进一步提高体系储能功率、下降体系建造本钱,使CAES满意不同运用场景的需求。近年来,清华大学在TICC-500的基础上,进一步展开了根据盐穴储气和压力容器储气的CAES电站工程设计研讨、微型CAES体系研发、太阳能光热复合使用的非补燃CAES研讨等作业,以期不断推进CAES技能的展开和工程运用。

  紧缩子体系的效果是使用电能将空气紧缩至高压,一起在紧缩进程中发生高温的紧缩热。其主要由紧缩机本体、隶属设备等组成。经过紧缩子体系,能够将电能转化为高压空气的分子内势能和储热介质的热能,然后完结电能的转化。

  作为储能进程中的核心部件,紧缩机具有流量大、压比高、背压改变大等特色。在TICC-500项目中,研发了根据双效果活塞和自卸荷技能的非稳态紧缩体系,能够完结储能进程中的紧缩机的高效运转。紧缩机体系的相片如图6所示,体系的参数装备如表1所示。

  CAES发电体系特别对错补燃式CAES发电体系具有储能容量大、环境友好、归纳功率高级特色,在电网调峰、消纳新动力等方面具有宽广的运用远景,有望成为未来大规模储能技能的抱负解决计划之一。现在,我国还没有投入商业运转的CAES电站,其相关的设备研发、电站建造、运转操作经历均非常匮乏,主张经过建造CAES演示电站推进相关技能成果的产业化。

  非补燃紧缩空气储能具有容量大、功率高、本钱低、寿数长的特色,体系运转进程中零碳排放,能够明显削减大规模弃风弃光,提高新动力消纳才能;

  一起可为完结智能微电网和智能微电网群优化运转供给强壮灵敏的调理才能和手法。

  此外,非补燃紧缩空气储能作为一种抱负的大规模储能手法,完结了储能进程中的发电、供冷、供热相耦合,然后将智能微电网提高至智能微动力网的层次,进步了能量的归纳使用功率,在未来将具有宽广的运用远景。

  从环境保护与功率视点考,假如将来大规模选用非补燃紧缩空气储能及运用发电的话,关于紧缩机职业来说,就又多了一个巨大的商场方向。仅仅谁能拿下这块巨大的蛋糕,现在还未可知。

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