压缩空气储能
一、压缩空气储能的使用背景
当前世界能源发展的主流趋势正在发生重大转变,逐步走向摒弃核电和摒弃水电的道路,从2010年开始,中国已经超过美国成为世界第一大能源消费国,未来,随着中国经济的快速发展,对能源的消耗还会大幅增加,中国能源发展趋势也在发生转变:重点提高现有能源的利用率,逐步提高新兴能源与可再生能源在电网中所占比重,有计划的发展核电,逐步限制火电的发展。
随着可再生能源发电和智能电网技术及应用的快速发展,电力储能技术及其应用也得到了快速发展。就当前各类电力储能技术的发展水平而言,在大规模储能方面,目前较为成熟的技术主要有抽水蓄能、蓄电池储能和压缩空气储能三种。
根据中国西北部干旱、缺水、高风沙和限制使用天然气的地区特点,风电是唯一可以被大规模开发利用的可再生能源。
2010年底,我国风电装机总容量达到44.733GW,超过美国成为世界第一。风电并网容量也达到了29.56GW,十二五时候末总装机容量达到100GW。随着并网容量的增加,2010年的弃风总量已超过2×109度电,尤其是进入2011年后,风电基地的弃风量在急剧增加。未来几年,弃风量还会增加,一些风电基地的风机脱网事故频繁发生,所有这些问题已经对风电场和电网的安全运行带来了严重影响,归根结底,中国风电场的风电波动性强,稳定性差,电网调峰能力和吸纳能力低是产生上述问题的根源。
有效解决该问题的办法:通过对风电的大规模储存,提高其并网的稳定性、可控性及电网的安全性。2017年10月,国家发展改革委等五部门联合印发《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》指出:“集中攻关一批具有关键核心意义的储能技术和材料,重点包括变速抽水蓄能技术、大规模新型压缩空气储能技术等;试验示范一批具有产业化潜力的储能技术和装备;支持应用多种储能促进可再生能源消纳;建立储能容量电费和储能参与容量市场的规则;鼓励通过金融创新降低储能发展准入门槛和风险,引导更多的社会资本投向储能产业。”[1]
然而目前,关于风电储存的方法很多:压缩空气储能、抽水蓄能、电磁储能、飞轮储能、超级电容储能、超临界压缩空气储能、充电电池储能等,但是能够进行大规模风电储存的成熟技术只有两种: 一种是抽水蓄能技术,另一种是压缩空气储能技术。本文主要针对压缩空气储能技术进行调查研究。
参考文献
[1] 赵冠强. 压缩空气储能-风能经济优化运行控制研究[D]. 南昌大学, 2020.
二、国内外已利用案例 目前,世界上已有德国 Huntorf电站和美国 McIntosh压缩空气储能电站大型压缩空气储能电站投入商业运行。中国对压缩空气储能技术的研究开展得较晚,随着电力储能需求的快速增加,相关研究正在逐渐被重视,对压缩空气储能系统的热力性能、动态特性、经济性能和规模应用等方面进行了相关研究,但较多集中在理论方法和中小型试验层面,目前投入商业运行的大型压缩空气储能电站还没有报道。中科院工程热物理研究所2013年在廊坊建成了首套1.5 MW新型压缩空气储能示范系统;2016年在贵州毕节建成一套10 MW新型压缩空气储能示范系统,效率达 60.2%;目前正在研发 100MW 级新型压缩空气储能系统,预计 2020 年底研制完成样机,建成后额定效率将达到70%左右。[2] 根基以往案例压缩空气储能发电系统是可以满足负荷需求的,并且根据西北部缺水、高风沙的气候特点,压缩空气储能发电系统具备了客观的可行性。但是毕竟是新型储能系统,目前的系统发展并不足够完善,还存在着各种各样的问题。主要有三个方面:发电效率、并网运行以及优化调度。 参考文献 [2] 梁丽君,何军飞. 压缩空气储能技术及其标准现状分析[J]. 机电工程技术, 2020, 49(8): 36-37.