您好!歡迎光臨太澤科技!
     資源下載
0551-63829920
登錄      注冊

【本周推薦】壓縮空氣儲能技術

作者:太澤透平
一個專注國際透平機械設計的公司
合肥市太澤透平技術有限公司

傳承經典、創新未來

為透平機械智能設計提供最先進技術

嚴謹求真、專注專業、持續創新、追求卓越

忠誠守信、平等合作、拼搏向上、以職業為榮、以企業為傲

TURBOTIDES




前言


規模開發可再生能源已成為全球范圍的重要能源戰略之一。較之常規能源,可再生能源的污染少、儲量大,但其空間上的分散、時間上的不可控等局限對現有電力系統的運行安全和穩定構成 了巨大挑戰。傳統電網的調度和控制模式已無法滿足大規模的新能源開發與利用。如何高效、安全、經濟地消納并利用新能源是一個全球性技術難題

儲能技術是解決可再生能源大規模接入、提高常規電力系統和區域能源系統效率、安全性和經濟性的迫切需要,被稱為能源革命的支撐技術。壓縮空氣儲能系統具有規模大、效率高、成本低、環保等優點,被認為是最具發展潛力的大規模儲能技術之一。我國主要電網峰谷差越來越大,電網調峰問題日漸突出,調峰有賴于儲能技術的發展。


壓縮空氣儲能基本原理


1、儲能原理

壓縮空氣儲能是利用電力系統負荷低谷時的剩余電量,由電動機帶動空氣壓縮機,將空氣壓入作為儲氣室的密閉大容量地下洞穴,即將不可儲存的電能轉化成可儲存的壓縮空氣的氣壓勢能并貯存于貯氣室中。當系統發電量不足時,將壓縮空氣經換熱器與油或天然氣混合燃燒,導入燃氣輪機作功發電,滿足系統調峰需要。

2、壓縮空氣儲能電站工作原理

壓氣機、電動機、貯氣室等組成的儲能子系統中將電站低谷的低價電能通過壓縮空氣儲存在巖穴、廢棄礦井等儲氣室中,儲能時通過聯軸器將電動機/發電機和壓氣機耦合,與燃氣輪機解耦合;電力系統峰荷時,利用壓縮空氣燃燒驅動燃氣輪機發電,燃氣輪機、燃燒室以及加熱器等即發電子系統,發電時電動/發電機與燃氣輪機耦合、與壓氣機解耦合。

傳統壓縮空氣儲能系統一般包括6個主要部件:

(1)壓縮機一般為多級壓縮機帶中間冷卻裝置;

(2)透平,為多級透平膨脹機帶級間再熱設備;

(3)燃燒室及換熱器,用于燃料燃燒和回收余熱等;

(4)儲氣裝置,地下或者地上洞穴或壓力容器;

(5)電動機/發電機,通過離合器分別和壓縮機以及透平聯接;

(6)控制系統和輔助設備,包括控制系統、燃料罐、機械傳動系統、管路和配件等。其中壓縮機和透平是CAES 的核心部件,其性能對整個系統效率 有著決定性的影響。


壓縮空氣儲能分類



(1)燃燒燃料的壓縮空氣儲能


屬于傳統壓縮空氣儲能技術,全球已有兩座大規模壓縮空氣儲能電站投入了商業運行。在用電低谷,壓縮機將空氣壓縮并存于儲氣室中,使電能轉化為空氣的內能存儲起來;在用電高峰,高壓空氣從儲氣室釋放,進入燃燒室同燃料一起燃燒,然后驅動透平發電。


1 傳統壓縮空氣儲能技術示意圖


傳統壓縮空氣儲能系統具有儲能容量大,儲能周期長,效率高投資相對較小的優點。但是傳統壓縮空氣儲能設備不是一項獨立的技術,它必須同燃氣輪機電站配套使用,不能適合其他類型電站,特別不適合我國以燃煤發電為主,不提倡燃氣燃油發電的能源戰略。此外,同抽水儲能電站類似,壓縮空氣儲能系統也需要特殊的地理條件建造大型儲氣室,如巖石洞穴、鹽洞、廢棄礦井等。


(2)絕熱式壓縮空氣儲能


絕熱式壓縮空氣儲能技術通過儲熱裝置回收壓縮熱并儲存,使壓縮及膨脹過程近似于絕熱過程,不必燃燒化石燃料,并且能保持較高的儲能密度及效率。其工作原理為:儲能時,通過壓縮機將空氣壓縮至高溫高壓狀態后,通過儲熱系統將壓縮熱儲存,空氣降溫并儲存在儲罐中。釋能時,將高壓空氣釋放,利用儲存的壓縮熱使空氣升溫,由高溫高壓空氣推動膨脹機做功發電。


2 絕熱式壓縮空氣儲能技術示意圖


該系統回收了壓縮熱并且再利用,使系統效率得到了較大提高,同時去除了燃燒室,實現了零排放。但由于壓縮機級間不回收熱量、冷卻空氣,故壓縮過程能耗較高。由于壓縮機出口的空氣溫度高,對設備材料要求高。

德國RWE Power 公司于2010 年啟動ADELE 項目,設計儲熱溫度600 ,設計儲氣壓力100bar,理論設計效率可達70%,該項目一直處于論證階段。


(3)帶蓄熱的壓縮空氣儲能


蓄熱式壓縮空氣儲能又被稱作先進絕熱壓縮空氣儲能,其原理同絕熱壓縮空氣儲能類似,區別在于該系統在壓縮過程級間換熱及儲熱,絕熱壓縮空氣儲能在全部壓縮過程結束后儲熱。相較于絕熱壓縮空氣儲能,蓄熱式壓縮空氣儲能系統的儲熱溫度及儲能密度較低,但其壓縮機耗能減小,且對于壓縮機材料要求不高。該系統缺點在于增加了多級換熱及儲熱,系統初投資有所增加。


3 帶蓄熱的壓縮空氣儲能技術示意圖


中國科學院工程熱物理研究所于2013 年在廊坊建成國內首套1.5MW 蓄熱式壓縮空氣儲能示范系統,于2016 年在貴州畢節建成國際首套10MW 示范系統,效率達60.2%,是全球目前效率最高的壓縮空氣儲能系統。


存儲空間及使用壽命


壓縮空氣儲能系統要求的壓縮空氣容量大,對于小/微型壓縮空氣儲能電站,單級容量一般在100MW以下,多用管道、大型罐子等壓力容器。對于大型壓縮空氣儲能電站,采用地下鹽巖礦內的巖洞、現存礦洞或挖掘成的巖石洞、地下含水的巖石層,只要不存在泄漏問題,壓縮空氣儲能的周期不受限制。壓縮空氣儲能裝置的壽命比較長,可以達到30~50年,如果保養得當,甚至可以超過這個年限。


國外發展情況



(1)國外商業應用

1949年,德國首次提出CAES概念,即利用多余的電能驅動壓縮機壓縮空氣,將電能轉化為機械能,最后轉化為空氣的內能存儲。

第一個投入商用運行的CAES是1978年建于德國Hundorf的一臺290MW機組。


圖4 德國Huntorf電站


美國1991年美國Alabama Electric Cooperative公司在阿拉巴馬州的McIntosh建成世界第二臺商用CAES,機組功率為110MW,整個建設耗時30個月,耗資6500萬美元,這臺機組能夠在14min之內并網。


圖5 美國McIntosh電站


第三臺商業運行CAES,也是目前世界上最大容量的CAES,計劃建在Ohio州的Norton,整個電站裝機容量為2700MW,共有9臺機組,壓縮空氣儲存在一個現有的位于地下2200ft深的石灰石礦井里。

(2)在建項目

在建設35MW的CAES電站,以色列也在建設一個100MW、利用含水層洞穴儲存的CAES電站。

(3)規劃項目

其他正在規劃或建設的CAES電站有:意大利的針對含水巖層的研究用25MW的CAES發電設施;以色列的研究用硬巖含水層3x100MW的CAES發電設施等。


國內發展情況


(1)研究方向

目前國內還沒有壓縮空氣儲能電網的商業應用,但是已經從五個方面逐步開展了一些相關工作,包括系統總體設計和分析、蓄熱器、放熱器、系統集成和示范、政策和商業機制研究。

(2)研究結構

主要分為三大類:第一類是研究小型百千瓦以下的,有浙江大學、西安交通大學等;第二類主要做技術經濟性分析,包括中科院工程熱物理所、華北電力大學等;第三類主要研究壓氣機,研究小型壓縮空氣儲能的有浙大工程物理所,漩渦式的有山東大學,向心式的是中國科學院工程熱物理研究所。另外,哈爾濱工業大學在儲氣裝置方面也有一定研究。

(3)行業發展前景

2016年5月份,國家發展改革委、國家能源局印發了《能源技術革命創新行動計劃(2016~2030年)》,其中,儲能技術作為能源互聯網和可再生能源產業發展的關鍵技術被列為中國未來15年的關鍵創新任務之一。

為搶占新型儲能技術制高點,2016年國家電網公司研究了壓縮空氣儲能示范工程實施方案,明確了建設規模、組織形式等。工程將依托張北風光儲輸二期工程建設,通過能量型規?;瘍δ芗夹g,提高新能源消納水平,發揮風光儲輸工程的示范作用。


圖6 張北風光儲輸工程


張北的示范項目建成后,將成為世界上儲能容量最大的壓縮空氣儲能系統。前期研發團隊依據國內設備廠家所提供數據,通過熱力學計算分析,開展了系統的工藝方案的設計研究。系統能量密度可達約100wh/L,是傳統壓縮空氣儲能系統能量密度的20倍以上。該系統電電轉換效率為50~60%。


結束語


隨著各國電價政策的逐漸完善,大規??諝鈨δ苁痉俄椖筷懤m建成,壓縮空氣儲能產業已經進入發展的開車到。相信在良好的政策環境下,在產業鏈上下游的大力支持下,在可研機構持續不斷的技術革新下,空氣醋能技術一定會持續健康發展,實現大規模的應用。


太澤
- 問答時間 -
若有問題若有興趣請致電:

公司固話:0551-63829920

聯系人:銷售工程師丁萬輝

手機號:13156538628

聯系人:銷售工程師鄧惠豐

手機號:13635515273


溫馨提示

如果你喜歡本文,請分享到朋友圈,想要獲得更多信息,請關注我

TurboTides

CAE

TurboTides

CAE界的

小精靈

掃碼關注





文章分類: 新聞資訊行業動態
 合肥市太澤透平技術有限公司版權所有,2016-2022
<蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链>