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浅谈压缩空气储能

发布时间:2019-08-14 19:46:04

浅谈压缩空气储能

随着间歇式、不稳定的可再生能源并比例不断加大,电也在承受着严峻的考验。比如近年来引发关注的弃风问题——一年有8600小时,而风机的年利用小时数还不到1500,风力资源极大浪费了,一个重要的原因就是缺乏配套的调节电源。不过,储能技术则提供了一种很好的解决办法。具体来说,储能的调峰调频能力强,响应速度快、信息化自动化程度高,方便电调度。同时,储能减少了备用机组容量,提高机组运行效率,减少温室气体排放。

目前世界上储能技术各有不同,大致可分为物理储能和化学储能。其中,物理储能包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、相变储能等。化学储能包括铅酸电池、锂系电池、液流电池、钠硫电池等。此外,还有电磁储能,如超导储能等。

就压缩空气储能这一新兴技术,本报日前采访了致力于该领域研究长达20年的中国科学院院士、清华大学电机系教授卢强。

中国能源报:现在应用更多的集中式储能方式是抽水蓄能,压缩空气储能和抽水蓄能相比,优劣势在哪?

卢强:抽水蓄能是一种比较好的储能方式,技术相对成熟,寿命达到年,功率和储能容量规模可以做得很大,对于控制电的稳定性和安全性、调峰、调频以及接纳可再生风电都可以发挥巨大作用。但蓄水储能有一个局限性,就是受地势影响较大,必须要有合适的地理条件。比如在北京,找了几十年才找了一处——十三陵水库。水库周围是地势相对较高的高山,在高山上修建水库,夜间将十三陵水库的水泵入,白天高峰用来发电。尽管泵水也需要耗费电力,但是这个电力是夜间的低谷电价,大概是毛钱,而白天高峰电价则是1.2元。利用电力差价来实现盈利,现在十三陵水库的投资早已收回了。

相比抽水蓄能受限于地理条件,空气压缩储能则不然。只要有需要的地方,就可以建造,它也是利用低谷、弃风、弃水、弃光的电力来储能,在有需要的时候发出来,完全不受地理条件的限制。

中国能源报:抽水蓄能是利用水的势能来发电,压缩空气储能原理是怎样的?

卢强:压缩空气是利用分子的内力。常态下,每个人承受的空气压力是0.1兆帕,也就是一个大气压,而储能罐里的空气压力是40兆帕,即400个大气压。只要闸门一开,压缩空气就将喷射而出,这跟水的道理一样。用12缸、24缸的发动机来驱动一个转动的大轴,大轴连着发电机,给了磁场就能发电。压缩空气储能不受地理条件限制,利用的也是放弃不用的“垃圾电力”。

中国能源报:那么压缩空气储能的安全性和可靠性如何?

卢强:现在华夏空能机械科学研究院做的储气罐,可以允许的最高压力是50兆帕,实际上我们充气只到40兆帕,也就意味着有很大的安全系数,是安全的。另外,空气不会燃烧,没有爆炸的危险。如果储气罐漏气,罐内压力会骤然降低,空气既不会爆炸也不会燃烧

,因此是一种比较安全的储能方式。

中国能源报:在压缩空气方面,据说全世界已有3个较大的压缩空气储能示范工程,主要存在于美国和欧洲一些国家。

卢强:据说是在德国和美国,也叫做压缩空气储能。不过所谓的压缩空气是天然气和压缩空气的混合气体,实际上是一个加压的燃气轮机,最后燃烧的还是天然气,还是碳氢化合物。他们的这种压缩空气实际上并没有创新,但是我们所研发的压缩空气储能是零排放,排出的是冷空气,在欧美,这又称为冷电联供,除了输出电能还能输出低温空气,在夏天又可当空调用,节省了能源。

中国能源报:抽水蓄能和压缩空气储能,成本上孰优孰劣?

卢强:建设一个10兆瓦压缩空气储能电站,大概需要8000万-9000万人民币,这和抽水蓄能造价差不多。

中国能源报:目前压缩空气储能在中国有无项目进展?

卢强:现在我们和国家电已就在张北地区建设10兆瓦的压缩空气储能电站达成了意向,但是正式协议还没签。如果现在着手建设,大概需要两年时间。建成后可实现风光储协同控制。在这一点上,国家电具有前瞻性,如果压缩空气储能技术推广开来,不仅可提高可再生能源的并效率,还可助力社会的低碳减排。

中国能源报:鉴于储能技术的重要性,国家在这方面有什么政策支持么?

卢强:国家有一些支持,但总体来说陷入一个误区:将更多注意力放在蓄电池研发上。我认为,不能把储能的希望寄托在蓄电池上,因为蓄电池后处理所带来的环境问题很严重。

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