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压缩空气储能详解 简称CAES( Compressed-Air Energy Storage )
压缩空气储能,简称CAES( Compressed-Air Energy Storage )。
压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的多余电量,由电动机带动空气压缩机,将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴,也可以是报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井,当电力系统发电量不足时,将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧,导入轮气机作功发电。
CAES系统动态运行示意图
CAES系统主要包括发电机、压缩机、燃烧室、储气室、膨胀机和电动机等关键部件,分为储能与释能两个过程。储能过程,利用风电、光电等可再生能源电力驱动压缩机压缩空气,将高压空气存储于储气室中;释能过程,储气室中的高压空气驱动膨胀机做功进行发电。
1、模式一: 储能模式
压缩空气储能,在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气,并将空气高压密封在,如图1所示:
图1 压缩空气储能模式
2、模式二:发电模式
在电网负荷高峰期,释放压缩空气,推动汽轮机发电,如图2所示
3、实际运行模式
在实际过程中,空气被压缩后,温度会升高并释放热量,所以实际使用中,需要对空气进行冷却,如图3所示
在实际的释能发电过程中,压缩空气膨胀做功过程中,温度会下降并需要吸收热量,所以实际使用中,需要对空气进行预加热或者通过燃烧室升温,如图4所示
4、压缩空气储能市场前景
全球CAES装机预测(DOE)
截至目前,世界上仅有德国Huntorf和美国McIntosh两座投产的商业化传统CAES电站,由于传统CAES系统存在依赖化石燃料、效率低、能量密度低等缺点,近年来形成了蓄热式压缩空气储能(TS-CAES)、等温压缩空气储能、液态空气储能、超临界压缩空气储能、水下压缩空气储能、湿空气透平压缩空气储能以及CAES耦合系统等多种新型CAES系统。